УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ ШУМОПОДОБНЫХ СИГНАЛОВ С ПРИЕМОМ ИНФОРМАЦИИ Советский патент 2008 года по МПК H04B1/10 

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

В известных устройствах, описанных в книгах: "Шумоподобные сигналы в системах передачи информации", под редакцией В.Б.Пестрякова, Москва, Издательство "Советское радио", 1973 г.;

Н.Т.Петрович, М.К.Размахнин "Системы связи с шумоподобными сигналами", Москва, "Советское радио", 1969 г.;

Р.К.Диксон

"Широкополосные системы", Москва, "Связь", 1979 г.

Описанные в авторских свидетельствах

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

Авторское свидетельство №264489.

"Устройство для синхронизации псевдошумовых сигналов". Авторское свидетельство №299979.

"Следящий приемник шумоподобных сигналов с многоканальным устройством поиска".

Авторское свидетельство №439928.

Указанные устройства обладают существенным недостатком по имитостойкости.

Предлагается устройство, которое обеспечивает обнаружение сигнала с высокой имитостойкостью.

Прототипом предлагаемого устройства является "Устройство поиска шумоподобного сигнала", описанное в авторском свидетельстве 1840712 от 6 июня 1977 г.

На фиг.1 приведена схема устройства прототипа, для которой приняты следующие обозначения:

1 - регистр сдвига,

2(1), 2(2), 2(3) - соответственно, первая, вторая и третья группы корреляторов,

3 - формирователь порогов,

5 - управляемый генератор тактовых импульсов (ТИ),

6 - генератор синхронизирующей псевдослучайной последовательности (СП),

7 - управляемый генератор информационной псевдослучайной последовательности (ИП),

8 - дополнительный коррелятор,

9 - решающая схема с памятью,

10(1), 10(2) - коммутаторы видеочастоты,

11 - управляемый генератор дополнительной синхронизирующей псевдослучайной последовательности (ДСП).

Устройство-прототип работает следующим образом.

Входной шумоподобный сигнал поступает на радиочастотные входы трех групп корреляторов 2(1), 2(2), 2(3), дополнительного коррелятора 8 и на вход формирователя порогов 3.

На видеочастотные входы корреляторов первой, третьей групп и первого коррелятора первой группы через коммутатор видеочастоты 10(1) подаются сигналы опорной синхронизирующей псевдослучайной последовательности с регистра сдвига 1, сдвинутые относительно друг друга на длительность элементарного импульса псевдослучайной последовательности τ₀.

Сигналы опорной синхронизирующей последовательности, подаваемые на видеочастотные входы корреляторов второй группы с регистра сдвига 1, сдвинуты относительно друг друга на половину длительности элементарного импульса τ₀/2.

Сигнал опорной синхронизирующей последовательности генератора СП поступает на регистр сдвига 1 через коммутатор видеочастоты 10 (2).

В корреляторах осуществляется вычисление взаимной корреляционной функции между приходящим шумоподобным сигналом и опорными синхронизирующими псевдослучайными последовательностями (СП). В зависимости от выходных сигналов корреляторов первой, второй, третьей групп возможны следующие состояния.

1. Входной сигнал синхронизирующей псевдослучайной последовательности не обнаружен ни в одном из корреляторов.

Решающая схема 9 выдает, в этом случае, команду "Продолжение поиска" на управляемый генератор тактовых импульсов 5 (сигналы "0" и "Ц" отсутствуют), по которой происходит смещение фазы тактовых импульсов на величину 2(n+1)τ_o. Тактовые импульсы поступают на входы регистра сдвига 1, генератора синхронизирующей последовательности 6, управляемого генератора ИП-7 и управляемого генератора ДСП-11. При этом фаза синхронизирующей псевдослучайной последовательности, поступающей на вход регистра сдвига 1, сместится на величину 2(n+1)·τ_o относительно сигналов опорных синхронизирующих псевдослучайных последовательностей, генерируемых до поступления команды "Продолжения поиска".

Интервал поиска, равный периоду псевдослучайной последовательности СП, разбивается на N временных интервалов, одинаковой длительности, равной 2(n+1)·τ_o. В случае необнаружения сигнала СП группой из 2(n+3) корреляционных каналов в i-м временном интервале начинается поиск входного шумоподобного сигнала в (i+1) интервале и т.д.

2. При обнаружении сигнала СП в первой или третьей группах корреляторов решающая схема 9 по выходу "0" выдает команду управляемому генератору ТИ-5 на смещение фазы тактовых импульсов ТИ с шагом +τ_о или -τ_o, по сигналу "Г" с выхода дискриминатора решающей схемы 9 до тех пор, пока входной сигнал СП не обнаружится во второй группе корреляторов (решающая схема 9 при этом выдает команду обнаружения во второй группе корреляторов по выходу "Ц"). При наличии сигнала "Ц" управляемый генератор тактовых импульсов 5 по сигналу "Т" с выхода точного временного дискриминатора решающей схемы 9 начинает подстройку фазы тактовых импульсов с шагом ±τ_o/L,

где L - любое целое число, определяемое заданной точностью удержания значения обнаруженного сигнала в центральном корреляторе.

При обнаружении сигнала в центральном корреляторе второй группы решающая схема 9 выдает команду на начало поиска сигнала ИП в дополнительном корреляторе 8. Устройство анализирует К возможных временных положений сигнала информационной псевдослучайной последовательности, где К равно отношению периода информационной псевдослучайной последовательности к периоду синхронирующей псевдослучайной последовательности

Число последовательных проверок наличия сигнала ИП в общем случае может составить К·β₁,

где β₁ - любое целое число, определяющее число циклов поиска сигнала ИП на временном интервале, равном периоду следования ИП - Тип.

В случае необнаружения сигнала ИП за β₁ циклов поиска решающая схема 9 выдает команду на управляемый генератор тактовых импульсов (ТИ) 5 на начало поиска сигнала синхронизирующей псевдослучайной последовательности.

При обнаружении сигнала информационной псевдослучайной последовательности в дополнительном корреляторе 8 решающая схема 9 выдает команду на управляемый генератор ИП-7, по которой прекращается сдвиг по времени сигнала ИП на длительность периода синхронизирующей последовательности Тсп.

Устройство переходит в режим поиска сигнала дополнительной синхронизирующей псевдослучайной последовательности (ДСП).

Для этого решающая схема 9 выдает команду на коммутатор видеочастоты 10 (1), который подключает опорную ДСП первого выхода управляемого генератора ДСП-11 [сигналы на первом и втором выходах генератора ДСП имеют одинаковую структуру и отличаются только временным сдвигом, равным (n+1/2)·τ_о].

Устройство должно проанализировать М возможных временных положений сигнала дополнительной синхронизирующей псевдослучайной последовательности, где М равно отношению периода дополнительной синхронизирующей псевдослучайной последовательности к периоду информационной псевдослучайной последовательности

Число последовательных проверок наличия сигнала ДСП в общем случае может составить K·β₂,

где β₂ - любое целое число, определяющее число циклов поиска сигнала ДСП на временном интервале, равном периоду следования ДСП Тдсп.

В случае необнаружения сигнала ДСП за β₂ циклов поиска решающая схема 9 выдает команду на управляемый генератор тактовых импульсов 5 и коммутатор видеочастоты 10 (1) на начало поиска сигнала синхронизирующей псевдослучайной последовательности.

При обнаружении сигнала дополнительной синхронизирующей псевдослучайной последовательности решающая схема 9 выдает команду на управляемый генератор ДСП-11 на прекращение сдвига по времени дополнительной СП на длительность периода информационной псевдослучайной последовательности.

Решающая схема 9 при условии совпадения импульсов с выхода центрального, дополнительного и первого корреляторов принимает решение об обнаружении входного шумоподобного сигнала и выдает команду на коммутатор видеочастоты 10 (2), который подключает к регистру сдвига 1 дополнительную синхронизирующую псевдослучайную последовательность со второго выхода управляемого генератора ДСП-11.

Таким образом, дальнейшая синхронизация в устройстве осуществляется по сигналу дополнительной синхронизирующей псевдослучайной последовательности с большой базой.

Если число совпадений сигналов с выхода первого, центрального и дополнительного корреляторов меньше r и равно Р и после Р-го совпадения сигналов не произойдет подряд j совпадений, то решающая схема 9 выдает команды на начало поиска сигнала синхронизирующей псевдослучайной последовательности схемам управляемого генератора ТИ-5 и коммутаторов видеочастоты 10(1), 10(2).

Режимы поиска шумоподобных сигналов повторяются.

С целью получения большого числа ансамблей совместно работающих синхронизирующей, информационной и дополнительной синхронизирующей псевдослучайных последовательностей на передающем устройстве может быть введен дополнительный сдвиг между ними, кратный длительности элементарного импульса структуры τ_o. В приемном устройстве эта задержка учитывается в управляемых генераторах ИП-7 и ДСП-11.

Обнаружение шумоподобных сигналов, в которых ИП и ДСП являются не укороченными последовательностями с кратностью ИП, как в описанном выше прототипе, а максимальной длины, причем сдвиг между последовательностями СП, ИП и ДСП устанавливается произвольным образом в момент включения устройства с кратностью, равной длительности элементарного импульса.

Такие сигналы обладают рядом преимуществ, в том числе и повышенной имитостойкостью.

Предлагаемое устройство обнаружения шумоподобных сигналов с приемом информации обеспечивает поиск, обнаружение и прием информации шумоподобными сигналами, сформированными с использованием СП (синхропоследовательности), ИП (информационной последовательности) и ДСП (дополнительной синхропоследовательности), в которой указанные последовательности являются не укороченными, а максимальной длинны с произвольным сдвигом между собой, т.е. обеспечивается поиск шумоподобного сигнала повышенной имитостойкости и прием информации в условиях воздействия имитационной помехи, совпадающей по кодовой структуре с полезным сигналом на систему синхронизации.

Эта цель достигается тем, что в схему прототипа введены:

- дополнительная группа корреляторов, состоящая из трех корреляторов,

- фазовый детектор с двумя опорными сигналами.

Блок-схема предлагаемого устройства обнаружения шумоподобных сигналов с приемом информации приведена на фиг.2, в которой приняты следующие обозначения:

1 - регистр сдвига,

2(1), 2(2), 2(3), 2(4) - соответственно, первая, вторая, третья и четвертая группы корреляторов,

3 - формирователь порогов,

4 - фазовый детектор с двумя опорными сигналами,

5 - управляемый генератор тактовых импульсов (ТИ),

6 - генератор синхронизирующей псевдослучайной последовательности (СП),

7 - управляемый генератор информационной псевдослучайной последовательности (ИП),

8 - дополнительный коррелятор,

9 - блок принятия решения,

10(1), 10(2) - коммутаторы видеочастоты,

11 - управляемый генератор дополнительной синхронизирующей псевдослучайной последовательности (ДСП).

Устройство работает следующим образом.

Входной шумоподобный сигнал поступает на радиочастотные входы четырех групп корреляторов (2(1), 2(2), 2(3) и 2(4), дополнительного коррелятора 8 и на вход формирователя порогов 3.

В начале на видеочастотные входы корреляторов первой и третьей группы подаются сигналы опорной синхронизирующей псевдослучайной последовательности с регистра сдвига 1, сдвинутые относительно друг друга на длительность элементарного импульса псевдослучайной последовательности τ_о.

Сигналы опорной синхронизирующей последовательности, подаваемые на видеочастотные входы корреляторов второй группы с регистра сдвига 1, сдвинуты относительно друг друга на половину длительности элементарного импульса τ_o/2.

Первая группа корреляторов сдвинута по задержке относительно второй, а вторая - относительно первой на длительность элементарного импульса τ_о.

Сигнал опорной синхронизирующей последовательности генератора СП поступает на регистр сдвига 1 через коммутаторы видеочастоты 10(1) и 10(2), управляемых блоком принятия решения 9.

В корреляторах осуществляется вычисление взаимной корреляционной функции между входным шумоподобным сигналом и опорными синхронизирующими псевдослучайными последовательностями (СП). В зависимости от выходных сигналов корреляторов первой, второй, третьей групп возможны следующие состояния.

1. Входной сигнал синхронизирующей псевдослучайной последовательности не обнаружен ни в одном из корреляторов.

Решающая схема 9 выдает, в этом случае, команду "Продолжение поиска" на управляемый генератор тактовых импульсов 5 (сигналы "0" и "Ц" отсутствуют), по которой происходит смещение фазы тактовых импульсов на величину 2(n+1)·τ_о. Тактовые импульсы поступают на входы регистра сдвига 1 генератора синхронизирующей последовательности 6, управляемого генератора ИП-7 и управляемого генератора ДСП-11. При этом фаза синхронизирующей псевдослучайной последовательности, поступающей на вход регистра сдвига, сместится на величину 2 (n+1)·τ_о относительно сигналов опорных синхронизирующих псевдослучайных последовательностей, генерируемых до поступления команды "Продолжение поиска". Интервал поиска, равный периоду псевдослучайной последовательности СП, разбивается на N временных интервалов одинаковой длительности, равной 2(n+1)τ_o. В случае необнаружения сигнала СП группой из 2(n+3) корреляционных каналов в i-м временном интервале начинается поиск входного шумоподобного сигнала в (i+1) интервале и т.д.

2. При обнаружении сигнала СП в первой или третьей группах корреляторов решающая схема 9 по выходу "0" выдает команду управляемому генератору ТИ-5 на смещение фазы тактовых импульсов ТИ с шагом +τ_o или -τ_о, по сигналу "Г" с выхода дискриминатора решающей схемы 9 до тех пор, пока входной сигнал СП не обнаружится во второй группе корреляторов (решающая схема 9 при этом выдает команду обнаружения во второй группе корреляторов по выходу "Ц"). При наличии сигнала "Ц" управляемый генератор тактовых импульсов 5 по сигналу "Т" с выхода точного временного дискриминатора решающей схемы 9 начинает подстройку фазы тактовых импульсов с шагом ±τ_o/L, где L - любое целое число, определяемое заданной точностью удержания значения обнаруженного сигнала в центральном корреляторе второй группы.

При обнаружении сигнала в центральном корреляторе второй группы решающая схема 9 подсоединяет соответствующие входы управляемого генератора тактовых импульсов к четвертой группе корреляторов, по сигналам которой осуществляется удержание обнаруженного сигнала в центральном корреляторе четвертой группы.

При удержании обнаруженного сигнала в четвертой группе корреляторов решающая схема 9 выдает сигнал на коммутатор 10(1) для подсоединения генератора информационной псевдослучайной последовательности к регистру сдвига 1, одновременно с этим по сигналу с решающей схемы начинается поиск шумоподобного сигнала информационной псевдослучайной последовательности. Начало периода ИП относительно начала периода СП устанавливается произвольным образом в момент включения передающего устройства, и на приемном конце этот сдвиг не известен до обнаружения сигнала ИП.

Интервал поиска сигнала ИП, равный периоду псевдослучайной последовательности ИП, разбивается на К временных интервалов одинаковой длительности, равной 2(n+1)τ_о. В случае необнаружения сигнала ИП группой из 2(n+3) корреляционных каналов в j-м временном интервале начинается поиск сигнала в (j+1) интервале и т.д. по сигналу решающей схемы 9, подаваемой на управляемый генератор информационной псевдослучайной последовательности (ИП).

При обнаружении сигнала ИП в первой или третьей группах корреляторов решающая схема 9 выдает команду по выходу "Г" в управляемый генератор ТИ-5 на смещение фазы псевдослучайной последовательности ИП с шагом +τ_о или -τ_o, по сигналу "Г1" генератора тактовых импульсов до тех пор, пока входной сигнал ИП не обнаружится во второй группе корреляторов (решающая схема 9 при этом выдает команду на обнаружение во второй группе корреляторов шумоподобного сигнала ИП и на прекращение перестройки генератора псевдослучайной последовательности ИП с шагом +τ_о или -τ_о по сигналу "Г1").

При обнаружении сигнала ИП во второй группе корреляторов решающая схема 9 выдает команду на коммутатор 10(2) для подсоединения генератора дополнительной синхронизирующей псевдослучайной последовательности к регистру сдвига 1, одновременно с этим по сигналу с решающей схемы начинается поиск шумоподобного сигнала дополнительной синхронизирующей псевдослучайной последовательности, а с помощью дополнительного коррелятора 8 осуществляется выделение сигнала радиочастоты, содержащего информацию. Начало периода ДСП относительно начала периодов СП и ИП устанавливается произвольным образом в момент включения передающего устройства, и на приемном конце этот сдвиг не известен до обнаружения сигнала ДСП.

Интервал поиска сигнала ДСП, равный периоду дополнительной синхронизирующей псевдослучайной последовательности ДСП, разбивается на М временных интервалов одинаковой длительности, равной 2(n+1)τ_о. В случае необнаружения сигнала ДСП группой из 2(n+3) корреляционных каналов в β-м временном интервале начинается поиск сигнала в (β+1) интервале и т.д. по сигналу решающей схемы 9, подаваемому на управляемый генератор дополнительной синхронизирующей псевдослучайной последовательности (ДСП).

При обнаружении сигнала ДСП в первой или третьей группах корреляторов решающая схема 9 выдает команду по выходу "Г" в управляемый генератор ТИ-5 на смещение фазы псевдослучайной последовательности ДСП с шагом +τ_o или -τ_о по сигналу "Г2" генератора тактовых импульсов до тех пор, пока входной сигнал ДСП не обнаружится во второй группе корреляторов (решающая схема 9 при этом выдает команду оптимальным образом на обнаружение во второй группе корреляторов шумоподобного сигнала ДСП и на прекращение перестройки генератора псевдослучайной последовательности ДСП с шагом + τ_о или -τ_о по сигналу "Г2").

Таким образом, синхронизация в устройстве будет осуществляться по сигналу дополнительной синхронизирующей псевдослучайной последовательности с большой базой.

Поиск сигналов по алгоритму, описанному выше, позволяет обнаружить шумоподобный сигнал с высокой имитостойкостью.

В процессе приема информации на канал синхронизации осуществлявшего удержание шумоподобного сигнала по дополнительной синхронизирующей псевдослучайной последовательности возможно воздействие имитационной помехи, совпадающей по кодовой структуре с сигналом.

На момент прохождения имитационной помехи через каналы первой, а затем третьей или через каналы третьей, а затем первой группы оптимальным образом осуществляется подключение, с помощью решающей схемы 9, управляемого генератора тактовых импульсов 5 к четвертой группе корреляторов, по сигналу которой осуществляется удержание шумоподобного сигнала по синхронизирующей псевдослучайной последовательности. После прохождения имитационной помехи, совпадающей по кодовой структуре с сигналом, синхронизация вновь будет осуществляться по сигналу дополнительной синхронизирующей псевдослучайной последовательности.

Таким образом, обеспечивается защита канала синхронизации от воздействия имитационной помехи, совпадающей по кодовой структуре с сигналом.

На фазовом детекторе 4 осуществляется выделение информации с использованием двух опорных сигналов. Какой из опорных сигналов использовать для выделения информации, выдает решающая схема 9.

Изобретение относится к области радиосвязи, в частности к устройствам широкополосных систем радиосвязи, в которых используются шумоподобные сигналы. Техническим результатом изобретения является повышение помехозащищенности поиска и обнаружения шумоподобного сигнала. Для чего в устройство введены дополнительная группа корреляторов и фазовый детектор, при этом входы фазового детектора подсоединены к соответствующим выходам информационного коррелятора, решающей схемы, второй и четвертой группы корреляторов, следующие три входа решающей схемы подключены через дополнительную группу корреляторов к выходам управляемого генератора информационной псевдослучайной последовательности, четвертый вход дополнительной группы корреляторов соединен с входом устройства, а выход фазового детектора соединен с выходом устройства. 2 ил.

Устройство обнаружения шумоподобного сигнала по авторскому свидетельству №1840712, отличающееся тем, что, с целью повышения помехозащищенности поиска и обнаружения шумоподобного сигнала, а также приема информации, введены дополнительная группа корреляторов и фазовый детектор, причем входы фазового детектора подсоединены к соответствующим выходам информационного коррелятора, решающей схемы, второй и четвертой группы корреляторов, следующие три входа решающей схемы подключены через дополнительную группу корреляторов к выходам управляемого генератора информационной псевдослучайной последовательности, четвертый вход дополнительной группы корреляторов соединен с входом устройства, а выход фазового детектора соединен с выходом устройства.