УСТРОЙСТВО ПОИСКА ШУМОПОДОБНОГО СИГНАЛА Советский патент 2007 года по МПК H04B1/10 

Устройство относится к области техники передачи информации по каналам радиосвязи и предназначено для использования в широкополосных системах связи при передаче дискретной информации шумоподобными сигналами преимущественно в помехозащищенных относительно воздействия преднамеренных помех системах радиосвязи.

Известны принципы построения устройств поиска шумоподобного сигнала, которые подробно рассмотрены в книге "Шумоподобные сигналы в системах передачи информации" под редакцией В.Б.Пестрякова, М.: Советсткое радио 1973 г.

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

Устройство поиска шумоподобного сигнала (прототипа) содержит:

регистр сдвига,

перемножитель,

интегратор,

амплитудный детектор,

сдвигающий триггер,

схемы выбора максимальных значений сигналов,

схема сравнения на четыре входа,

ключ,

формирователь порога,

сумматор,

схема сравнения на два входа,

управляемый делитель точной дискретной ФАП,

управляемый делитель грубой дискретной ФАП,

схема управления,

генератор синхронизирующей псевдослучайной последовательности импульсов ГСП,

схема управления по задержке,

опорный генератор,

схема принятия решений,

устройство фазирования по задержке,

генератор информационной псевдослучайной последовательности ГИП,

дополнительный регистр сдвига,

дополнительная схема сравнения на два входа,

дополнительный сдвигающий триггер.

Устройство (прототип) осуществляет параллельно-последовательный двухэтапный поиск входного шумоподобного сигнала. Причем, на первом этапе поиска осуществляется параллельно-последовательный поиск и обнаружение сигнала синхронизирующей псевдослучайной последовательности СП, а на втором этапе производится только последовательный поиск и обнаружение сигнала информационной псевдослучайной последовательности ИП. После обнаружения сигнала ИП осуществляется проверка сигналов СП и ИП и выдача команды на прекращение поиска.

Устройство поиска шумоподобного сигнала (прототип) имеет следующие недостатки:

1. Большое время поиска сигнала информационной псевдослучайной последовательности при больших базах, т.к. в устройстве осуществляется одноканальный последовательный поиск информационной псевдослучайной последовательности. Это ограничивает возможности увеличения ее базы, а также повышение имитостойкости.

2. Невысокая помехозащищенность канала синхронизации при воздействии имитационной, изменяемой по задержке помехи, имеющей структуру сигнала, ретрансляционной помехи и других видов помех.

3. Не обеспечивает обнаружения сигнала информационной псевдослучайной последовательности при ложном обнаружении сигнала синхронизирующей псевдослучайной последовательности.

Целью изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.

Блок-схема устройства поиска шумоподобного сигнала представлена на фиг.1, для которой введены следующие обозначения:

1 - регистр сдвига,

2 - перемножитель,

3 - интегратор,

4 - амплитудный детектор,

5 - сдвигающий триггер,

6 - 6Ц, 6П - схемы выбора максимальных значений сигналов,

7 - схема сравнения на четыре входа,

8 - ключ,

9 - формирователь порога,

10 - сумматор,

11 - схема сравнения на два входа,

12 - управляемый делитель точной дискретной ФАП,

13 - управляемый делитель грубой дискретной ФАП,

14 - схема управления,

15 - генератор синхронизирующей псевдослучайной последовательности /ГСП/,

16 - схема управления по задержке,

17 - опорный генератор,

18 - схема принятия решений,

19 - дополнительный регистр сдвига,

20 - дополнительный сдвигающий триггер,

21 - генератор информационных псевдослучайных последовательностей ГИП,

22, 23, 24 - коммутаторы,

25 - дополнительная схема сравнения на четыре входа,

26 - дополнительный ключ,

27 - управляемое фазирующее устройство,

28 - дополнительный сумматор.

Устройство работает следующим образом. Поиск входного шумоподобного сигнала осуществляется в два этапа. На первом этапе осуществляется параллельно-последовательный поиск сигнала синхронизирующей псевдослучайной последовательности, а на втором этапе - параллельно-последовательный поиск сигнала информационной псевдослучайной последовательности.

Параллельно-последовательный поиск сигнала синхронизирующей последовательности осуществляется тремя группами корреляторов - левой группой (Л), правой группой (П) и центральной (Ц) (фиг.2).

Число корреляционных каналов в левой и правой группах корреляторов одинаково и равно n, число корреляционных каналов в центральной группе равно трем: центральный канал, левый канал и правый канал.

Входной сигнал поступает на один из входов перемножителей 2 левой, центральной и правой групп корреляторов и перемножителя 2 дополнительного центрального канала /ДЦ/.

На вторые входы перемножителей левой и правой групп корреляторов через коммутаторы 25, управляемые сигналами схемы принятия решений 18, подаются опорные синхронизирующие псевдослучайные последовательности, сдвинутые относительно друг друга на длительность элементарного импульса τ₀, с регистра сдвига 1. На другие входы перемножителей 2 центральной группы синхронизирующие псевдослучайные последовательности поступают с регистра сдвига 1 непосредственно, при этом опорная СП, подаваемая на второй вход перемножителя 2 центрального канала, сдвинуты относительно СП, подаваемых с регистра сдвига 1 в левый и правый каналы центральной группы, на половину длительности элементарного импульса τ₀ /2, сдвигающим триггером 5, на один из входов которого поступают тактовые импульсы со схемы управляемого делителя грубой дискретной ФАП-13 и сдвинуты по времени на τ₀/2 относительно тактовых импульсов, подаваемых на регистр сдвига 1. На другой вход сдвигающего триггера 5 поступает опорная СП с регистра сдвига 1, подаваемая также на правый канал центральной группы. На вход регистра сдвига 1 опорные СП поступают из генератора ГСП-15 через коммутатор 25а, управляемый сигналом ЦН с выхода дополнительной схемы сравнения на четыре входа 29.

На второй вход перемножителя 2 дополнительного центрального канала (ДП) через коммутатор 25 б подается ИП с (n+1)-го выхода генератора псевдослучайных информационных последовательностей 24, сдвинутая по времени регистром сдвига 21 на nτ₀ и сдвигающим триггером 23 на τ₀/2. В каждом корреляционном канале, состоящем из перемножителя 2, интегратора 3 и амплитудного детектора 4, вычисляется взаимокорреляционная функция между вводным сигналом и опорными СП и ИП.

Выходные сигналы амплитудных детекторов 4 левой, центральной и правой групп корреляторов поступают на схемы выбора максимальных значений 6Л, 6Ц и 6П. Затем максимальный сигнал центральной группы и максимальные сигналы левой и правой групп через ключ 8 поступают на схему сравнения 7, на другой вход которой поступает пороговый сигнал ее схемы формирователя порога 9. В зависимости от выходных сигналов схемы сравнения 7 возможны следующие состояния предлагаемого устройства поиска шумоподобного сигнала.

А) Максимальные сигналы левой, центральной и правой групп корреляционных каналов меньше порогового сигнала. В этом случае на выходах схемы 7: 7Л, 7Ц, 7П, а, следовательно, и на выходе схемы 10 сигналы отсутствуют. Схема управления 14 запрещает прохождение СИ на управляемый делитель точной ФАП 12, а со схемы сумматора 10 подается команда "продолжение поиска" на схему управления по задержке 16. В схеме 16 происходит "выкусывание" структур ГСП 15 и ГИП 24, чтобы опорные синхронизирующие псевдослучайные последовательности, поступающие на вторые входы перемножителей 2 корреляционных каналов левой, центральной и правой групп, сдвинулись на 2(n+1)τ₀ относительно синхронизирующих псевдослучайных последовательностей, генерируемых до поступления команды на продолжение поиска.

Временные диаграммы поиска входного сигнала СП группой из (2n+3) корреляторов на интервале его возможного положения (Тсп) приведены на фиг.3.

Интервалы поиска, равные периоду следования синхронизирующей псевдослучайной последовательности Тсп разбиваются на N временных интервалов (фиг.3.1) одинаковой длительности, равной 2/n+1/τ₀.

В случае необнаружения сигнала СП группой из (2n+3) корреляторов в i-м временном интервале, начинается анализ входного шумоподобного сигнала в (i+1) интервале и т.д.

б) Если при анализе входного шумоподобного сигнала в одном из N интервалов максимальный сигнал с выхода схемы выбора максимального значения 6 (или 6.1 или 6Ц, или 6П) превысит пороговый сигнал, с выхода схемы 10 не выдается команда "продолжение поиска" на схему управления по задержке 16 (фиг.1).

Поиск сигнала СП во временных интервалах прекращается.

В) При обнаружении входного сигнала в левой или правой группах корреляторов, на выходе схемы сравнения 7 вырабатываются сигналы 7Л или ТП, которые являются управляющими для делителя грубой дискретной ФАП13.

Грубая дискретная ФАП-13 сдвигает фазу тактовых импульсов с шагом ±τ₀. Это, соответственно, приводит к смещению всех синхронизирующих псевдослучайных последовательностей на выходе регистра сдвига 1 на ±τ₀.

Смещение фазы тактовых импульсов происходит до тех пор, пока максимальный сигнал не появится на выходе детектора корреляторов центральной группы.

При появлении сигнала 7Ц на выходе схемы сравнения 7 (на выходах 7Л или 7П сигналы пропадают), схема управления 14 разрешает прохождение стробирующих импульсов на управляемый делитель точной ФАП12 и запрещает их прохождение на управляемый делитель грубой ФАП 13.

Сигналы с выходов детекторов левого канала В и правого канала С центральной группы управляют делителем точной ФАП12. Сигналы ошибки рассогласования, вырабатываемые схемой сравнения на два входа 11, поступают на управляемый делитель точной ФАП12, которая осуществляет перестройку генераторов структур ГСП15 и ГИП24 с шагом τ₀/L, где L - любое целое число, определяемое заданной точностью удержания значения обнаруженною сигнала в центральном канале.

Таким образом, на первом этапе осуществляется параллельно-последовательный поиск сигнала синхронизирующей псевдослучайной последовательности.

При появлении на выходе схемы сравнения 7 сигнала 7Ц включается схема принятия решений 18 в момент поступления стробирующего импульса СИ с выхода схемы 28. Со схемы принятия решений 18 выдается сигнал на коммутаторы 25 левой и правой групп корреляционных каналов, подключающих ко вторым входам перемножителей 2 опорные информационные псевдослучайные последовательности с ГИП 24, сдвинутые относительно друг друга на время, равное периоду следования синхронизирующей псевдослучайной последовательности Тсп. На управляемое фазирующее устройство 27 со схемы принятия решений 18 также выдается команда на поиск сигнала информационной псевдослучайной последовательности. Параллельно-последовательный поиск сигнала информационной псевдослучайной последовательности осуществляется n-каналами левой группы корреляторов, n-каналами правой группы корреляторов и дополнительным центральным каналом ДЦ. На перемножители 2 корреляционных каналов центральной группы продолжают поступать опорные синхронизирующие псевдослучайные последовательности. Таким образом, сигналы В и С центральной группы используются для автоподстройки фазы генераторов структуры ГСП15 и ГИП24.

Временные диаграммы поиска сигнала информационной псевдослучайной последовательности группой из (2n+1) корреляционных каналов приведены на фиг.3.

В зависимости от выходных сигналов дополнительной схемы сравнения на четыре входа 29 возможны следующие состояния устройства поиска входного шумоподобного сигнала.

а/ Максимальные сигналы левой и правой групп корреляторов, а также дополнительного центрального канала на входе дополнительной схемы сравнения на четыре входа 29 меньше порогового сигнала, подаваемого через ключ 26 со схемы формирования порога 9.

Сигнал на выходе дополнительной схемы сравнения на четыре входа 29 отсутствует, управляемое фазирующее устройство 27 задерживает стробирующий импульс СИ, поступающий на вход ГИП24, на время (2n+1) Тсп. Таким образом, происходит сдвиг начала опорных информационных псевдослучайных последовательностей на время (2n+1) Тсп. Поиск сигнала информационной псевдослучайной последовательности повторяется.

Предлагаемое устройство должно проанализировать к - возможных временных положений сигнала ИП. Поскольку анализ приходящего сигнала проводится одновременно (2n+1) корреляционными каналами, число последовательных проверок наличия сигнала ИП должно составить где β - любое целое числе, определяющее числе циклов поиска сигнала ИП на временном интервале, равном периоду следования информационной псевдослучайной последовательности (Тип). В случае необнаружения сигнала ИП за β циклов поиска, схема принятия решений 18 выдает команду на коммутаторы 25 и схему 16 на начало поиска сигнала синхронизирующей псевдослучайной последовательности.

В случае обнаружения сигнала ИП, на выходе дополнительного сумматора 28 появляется сигнал, запрещающий задержку стробирующего импульса (СИ) на время (2n+1)Тсп, тем самым прекращается поиск сигнала информационной псевдослучайной последовательности через интервал времени (2n+1)Тсп.

При обнаружении сигнала информационной псевдослучайной последовательности в левой или правой группах корреляторов, с выхода дополнительной схемы сравнения на четыре входа 29 на управляемое фазирующее устройство 27 подается команда сдвига стробирующего импульса влево или вправо на длительность периода следования синхронизирующей псевдослучайной последовательности Тсп до тех пор, пода не появится максимальный сигнал на выходе дополнительного центрального канала ДЦ. При обнаружении сигнала информационной псевдослучайной последовательности в дополнительном центральном канале, на выходе дополнительной схемы сравнения на четыре входа 29 появляется сигнал ЦИ, который прекращает сдвиг по времени информационных псевдослучайных последовательностей с выхода ГИП 24 на длительность периода синхронизирующей псевдослучайной последовательности. При этом коммутатор 25а подключает к регистру сдвига 1 опорную информационную псевдослучайную последовательность с (n+1) выхода ГИП24, а коммутатор 25б подключает к регистру сдвига 21 опорную синхронизирующую псевдослучайную последовательность с генератора структуры ГСП15.

Одновременно с появлением сигнала ЦИ на выходе схемы сравнения на четыре входа 29, схема принятия решения 18 при условии совпадения r стробирующих импульсов (СИ) /r - любое целое число/ с выхода схемы 28 и сигналов 7Ц с выхода схемы сравнения 7 принимает решение об обнаружении сигнала информационной псевдослучайной последовательности и отключает корреляционные каналы левой и правой групп ключами 8. Дальнейшие подстройки осуществляются по сигналу информационной псевдослучайной последовательности. При этом в режиме приема информации, когда в дополнительном центральном канале (ДЦ)/ ведется обработка сигнала синхронизирующей псевдослучайной последовательности, сигнал порога с выхода формирователя 9 отключается ключом 26 от дополнительной схемы сравнения на четыре входа 29. Тем самым исключается возможность пропадания сигнала на выходе (ЦИ) схемы 29 и обеспечивается надежнее фазирование ГИП24.

Если число совпадений сигналов 7Ц и стробирующих импульсов (СИ) меньше r и равно r и после р-го совпадения сигналов не произойдет подряд j совпадений, то схема принятия решений 18 выдает команды на начало поиска сигнала синхронизирующей псевдослучайной последовательности схемам 8, 25, 28 и 26.

Режимы поиска входного шумоподобного сигнала повторяются.

С целью получения большего числа ансамблей совместно работающих информационной и синхронизирующей псевдослучайных последовательностей импульсов, на передающем устройстве может быть введен дополнительный сдвиг между ними, кратный длительности элементарного импульса структуры (τ₀).

В приемном устройстве эта задержка учитывается в управляемом фазирующем устройстве 27.

Таким образом, введение дополнительных элементов, перечисленных выше, в устройство поиска шумоподобного сигнала (в прототип) обеспечивает:

1. Осуществление параллельно-последовательного поиска сигнала информационной псевдослучайной последовательности, что позволяет значительно увеличить ее базу [в (2n+1) раз] без увеличения времени поиска, и тем самым повысить имитостойкость ШПС.

2. Осуществление коммутации сигналов синхронизирующей и информационной псевдослучайных последовательностей, что позволяет осуществить синхронизацию устройства в режиме приема информации по сигналу информационной псевдослучайной последовательности с большей базой, тем самым значительно повышается помехозащищенность синхронизации в условиях воздействия преднамеренных имитационных, ретрансляционных и других видов помех.

3. Введение ограничения времени поиска сигнала информационной псевдослучайной последовательности /время поиска равно которое обеспечивает переход устройства поиска шумоподобного сигнала в исходное состояние - в режим поиска сигнала синхронизирующей псевдослучайной последовательности в случае ложного обнаружения. Тем самим значительно уменьшается вероятность ложного обнаружения сигнала синхронизирующей псевдослучайной последовательности.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в спутниковых системах связи. Техническим результатом является сокращение времени поиска сигнала информационной псевдослучайной последовательности при больших базах, повышение помехозащищенности, уменьшение вероятности ложного обнаруживания сигналов. Поиск входного шумоподобного сигнала осуществляется в два этапа. На первом этапе происходит параллельно-последовательный поиск сигнала синхронизирующей псевдослучайной последовательности (СП), а на втором - параллельно-последовательный поиск сигнала информационной псевдослучайной последовательности (ИП). Параллельно-последовательный поиск сигнала синхронизирующей псевдослучайной последовательности осуществляется тремя группами корреляторов, а именно: левой, правой и центральной. Число корреляционных каналов (КК) в левой и правой группах корреляторов одинаково и равно n. Число КК в центральной группе равно трем. Осуществление коммутации сигналов СП и ИП позволяет осуществить синхронизацию устройства в режиме приема информации ИП по сигналу ИП с большой базой. Введение ограничения времени поиска ИП обеспечивает переход устройства поиска в режим СП в случае ложного обнаружения. 3 ил.

Устройство поиска шумоподобного сигнала, содержащее регистр сдвига, два выхода которого соединены с первым и вторым корреляторами центральной группы, выходы В и С которых через схему сравнения на два входа связаны со входами управляемого делителя точной дискретной фазовой автоподстройки, другой вход которого соединен с опорным генератором, выход корреляторов первой и второй групп через схему выбора максимального сигнала и ключи, связанные со схемой принятия решений, соединены с двумя входами схемы сравнения, третий вход которой соединен с выходом схемы выбора максимального сигнала центральной группы корреляторов, четвертый вход соединен с выходом формирователя порога, первой и второй выходы схем сравнения соединены с двумя входами сумматора, выход которого соединен с одним из входов схемы управления по задержке, центральный выход схемы сравнения соединен со входами сумматора, схемы управления и схемы принятия решений, выход Т схемы управления соединен со входом управляемого делителя точной дискретной фазовой автоподстройки, выход Г соединен с первым входом управляемого делителя грубой дискретной фазовой автоподстройки, второй и третий входы которого соединены с выходами первой и второй схемы сравнения, четвертый вход соединен с выходом управляемого делителя точной дискретной фазовой автоподстройки, один выход делителя грубой дискретной фазовой автоподстройки соединен с одним из входов сдвигающего триггера и дополнительного сдвигающего триггера, выход сдвигающего триггера соединен с коррелятором центрального канала, другой его вход соединен с выходом регистра сдвига, выход дополнительного сдвигающего триггера соединен с коррелятором дополнительного центрального канала, другой выход управляемого делителя грубой дискретной фазовой автоподстройки соединен со входами генератора синхронизирующей псевдослучайной последовательности, регистра сдвига, дополнительного регистра сдвига, выход которого соединен с другим входом дополнительного сдвигающего триггера, отличающееся тем, что, с целью уменьшения времени поиска сигнала информационной псевдослучайной последовательности при больших базах, повышения помехозащищенности и имитостойкости синхронизации в режиме приема информации, а также уменьшения вероятности ложного обнаружения сигнала, синхронизирующей псевдослучайной последовательности, в нем два входа дополнительной схемы сравнения соединены с выходами ключей, третий вход соединен с выходом дополнительного центрального канала, четвертый вход соединен с выходом дополнительного ключа, один из входов которого подключен к выходу формирователя порога, другой соединен с одним из выходов схемы принятая решений и входом схемы управления по задержке, выходы дополнительной схемы сравнения соединены с тремя входами управляемого фазирующего блока и схемы ИЛИ, выход которой соединен с четвертым входом управляемого фазирующего блока, пятый вход которого соединен со входом генератора информационных псевдослучайных последовательностей и выходом схемы управления по задержке, выход СИ управляемого фазирующего блока соединен с одним из входов схемы принятия решений, схемы управления, схемы управления по задержке и генератора информационных псевдослучайных последовательностей, выходы которого подключены к первым входам коммутаторов, связанных по вторым входам со схемой принятия решения, третьи входы коммутаторов соединены с выходами регистра сдвига, а выходы коммутаторов подключены к одним из входов корреляторов первой и второй групп, (n+1)-ый выход генератора информационных псевдослучайных последовательностей соединен с первыми входами двух коммутаторов, вторые входы которых соединены с одним из входов схемы принятия решений и выходом ЦИ дополнительной схемы сравнения, третьи входы коммутаторов соединены с одним из выходов генератора синхронизирующей псевдослучайной последовательности, другой выход второго подключен к управляемому фазирующему блоку, выход одного коммутатора соединен с одним из входов дополнительного регистра сдвига, выход второго коммутатора соединен с одним из входов регистра сдвига и входом коммутатора первого коррелятора второй группы.