Генератор последовательности якоби

 

ГЕНЕРАТОР ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ЯКОБИ, содержащий триггеры и элементы И, ИЛИ, отличающийся тем, что, с целью упрощения генератора и повыщения его быстродействия, он содержит сумматор по модулю два и три элемента И-НЕ, причем прямой и инверсный выходы первого триггера подключены соответственно к единичному и нулевому входам второго триггера , прямой выход второго триггера подключен к единичному и нулевому входам третьего триггера, инверсный выход третьего триггера подключен к нулевому входу первого триггера, инверсные выходы первого , второго и третьего триггеров подключены к входам первого элемента И, прямой выход третьего триггера и выход первого элемента И через первый элемент ИЛИ подключены к единичному входу первого триггера , прямой выход четвертого триггера подключен к первому входу второго элемента И, выход которого подключен к единичному и нулевому входам пятого триггера , инверсные выходы четвертого и пятого триггеров подключены к входам третьего элемента И, прямой и инверсный выходы третьего элемента И подключены соответственно к нулевому и единичному входам щестого триггера, инверсные выходы четвертого , пятого и щестого триггеров подключены к входам четвертого элемента И, прямой выход щестого триггера и выход четвертого элемента И подключены к входам второго .элемента ИЛИ, выход которого подключен к единичному и нулевому входам четвертого триггера, инверсные выходы i первого и второго триггеров подключены к входам первого элемента И-НЕ, ин (Л версный выход третьего триггера и прямой выход пятого триггера подключены к входам сумматора по модулю два, прямой выход щестого триггера и выход сумматора по модулю два подключены к входам второго элемента И-НЕ, выходы первого и второго элемента И-НЕ подключены к входам третьего элемента И-НЕ, выход третьего элемента И-Не является выходом 00 QO 00 СО генератора, синхронизирующие входы всех триггеров подключены к тактовому входу генератора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

g g G 06 F 1/02

ВСЕСОВ31ИЯ

; ЕИ;Ho1.

TFлНР" (.<, ЫА

CHMR0TEEA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕПЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3604354 18-24 (22) 08.06.83. (46) 15.10.84. Бюл. № 38 (72) В. Е. Гантмахер и С. В. Филиппов (71) Новгородский политехнический институт (53) 681.3 (088.8) (56) 1. Цифровые методы в космической связи. Под ред. С. Голомба, М., «Связь», 1969, с. 55.

2. Там же, с. 216 (прототип). (54) (57) ГЕНЕРАТОР ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ЯКОБИ, содержащий триггеры и элементы И, ИЛИ, отличающийся тем, что, с целью упрощения генератора и повышения его быстродействия, он содержит сумматор по модулю два и три элемента И вЂ” НЕ, причем прямой и инверсный выходы первого триггера подключены соответственно к единичному и нулевому входам второго триггера, прямой выход второго триггера подключен к единичному и нулевому входам третьего триггера, инверсный выход третьего триггера подключен к нулевому входу первого триггера, инверсные выходы первого, второго и третьего триггеров подключены к входам первого элемента И, прямой выход третьего триггера и выход первого элемента И через первый элемент ИЛИ подключены к единичному входу первого триг

„„SU 1118989 A гера, прямой выход четвертого триггера подключен к первому входу второго элемента И, выход которого подключен к единичному и нулевому входам пятого триггера, инверсные выходы четвертого и пятого триггеров подключены к входам третьего элемента И, прямой и инверсный выходы третьего элемента И подключены соответственно к нулевому и единичному входам шестого триггера, инверсные выходы четвертого, пятого и шестого триггеров подключены к входам четвертого элемента И, прямой выход шестого триггера и выход четвертого элемента И подключены к входам второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к единичному и нулевому входам четвертого триггера, инверсные выходы первого и второго триггеров подключены к входам . первого элемента И вЂ” НЕ, инверсный выход третьего триггера и прямой выход пятого триггера подключены к входам сумматора по модулю два, прямой выход шестого триггера и выход сумматора по модулю два подключены к входам второго элемента И вЂ” НЕ, выходы первого и второго элемента И вЂ” НЕ подключены к входам третьего элемента И вЂ” НЕ, выход третьего элемента И вЂ” Не является выходом генератора, синхронизирующие входы всех триггеров подключены к тактовому входу генератора.

1118989

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в радиотехнических системах различнаго назначения (радиолокация, радионавигация, связь, передача телеметрической информации и т. д.), связанных с применением сложных широкополосных дискретно-кодированных сигналов.

Использование таких сигналов в радиолокации позволяет разрешить противоречие между дальностью действия и разрешающей способностью, строить хорошие дальномерные коды, в системах связи и телеметрии — обеспечить надежную передачу сообщений в условиях многолучевого распространения радиоволн (например, в

КВ-диа п а зоне), осу ществить кодовое р азделение каналов связи Широкополосные системы любого назначения отличаются высокой помехозащищенностью.

Наибольшее применение нашли максимально трансортогональные коды с одноуровневой периодической автокорреляционной функцией (ПАКФ), к классу которых относится последовательность Якоби (ПЯ) значности N = 35.

Одним из препятствий на пути широкого применения ПЯ является отсутствие надежных быстродействующих генераторов последовательности Якоби.

Известен генератор последовательности

Якоби значности N = 35, выполненный на сдвигающем регистре, состоящем из 35 триггеров, выход последнего из которых непосредственно соединен с входом первого.

При заполнении регистра соответствующим кодом в нем будет циркулировать записанная последовательность символов с частотой следования тактовых импульсов (1j.

Недостатками известного генератора являются: необходимость специальных устройств для записи последовательности требуемой структуры (например, нужен дополнительный формирователь кода Якоби), значительная избыточность числа элементов памяти, отсутствие контроля и невозможность восстановления случайных сбоев. Любой сбой или неверная запись в ячейке регистра приводит к тому, что в регистре будет циркулировать последовательность, отличная от ПЯ; при этом многократно повторяемая ошибка снижает эффективность применения дискретной модулирующей последовательности (в связи с возможными значительными изменениями ее корреляционных свойств), так как искажение одного символа последовательности приводит к изменению бокового лепестка ПАКФ на + 4.

Известен генератор последовательности

Якоби значности N = 35, выполненный на восьми последовательно соединенных триггерах и содержащий группу элементов И, ИЛИ, образующих цепь обратной связи.

Генератор способен автоматически восстанавливать структуру формируемой последовательности после случайного сбоя (2).

Недостатком данного генератора является избыточность числа элементов памяти

5 и логических элементов, а также низкое быст-. родействие.

Цель изобретения — упрощение генератора и повышение его быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что генератор последовательности Якоби, содержащий триггеры и элементы И, ИЛИ, содержит сумматор по модулю два и три элемента И вЂ” НЕ, причем прямой и инверсный выходы первого триггера подключены соответственно к единичному и нулевому

15 входам второго триггера, прямои выход второго триггера подключен к единичному и нулевому входам третьего триггера, инверсный выход третьего триггера подключен к нулевому входу первого триггера, 20 инверсцые выходы первого, второго и третьего триггеров подключены к входам первого элемента И, прямой выход третьего триггера, и выход первого элемента И через первый элемент ИЛИ подключены к единично25 му входу первого триггера, прямой выход четвертого триггера подключен к первому входу второго элемента И, выход которого подключен к единичному и нулевому входам пятого триггера, инверсные выходЫ четвертого и пятого триггеров подключены к р0 входам третьего элемента И, прямой и инверсный выходы третьего элемента И подключены соответственно к нулевому и единичному входам шестого триггера, инверсные выходы четвертого, пятого и шестого триггеров подключены к входам четверто35 го элемента И, прямой выход шестого триг гера и выход четвертого элемента И подключены к входам второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к единичному и нулевому входам четвертого триггера, ин40 версные выходы первого и второго триггеров подключены к входам первого элемента И вЂ”.НЕ, инверсный выход третьего триггера и прямой выход пятого триггера подключены к входам сумматора по модулю два, прямой выход шестого триггера и вы45 ход сумматора по модулю два подключены к входам второго элемента И вЂ” НЕ, выходы первого и второго элементов И вЂ” HE подключены к входам третьего элемента И вЂ” HE, выход третьего элемента И вЂ” НЕ является выходом генератора, синхронизирующие входы всех триггеров подключены к тактовому входу генератора.

На фиг. 1 представлена функциональная схема генератора последовательности Якоби; на фиг. 2 и 3 приведены диаграмма сос55 тояний и эпюры напряжений, поясняющие работу генератора.

Генератор содержит триггеры 1 — 6, элементы ИЛИ 7. и 8, элементы И 9 и 10, 1118989 элементы И вЂ” НЕ 11 и 12, элемент И 13 с прямым и инверсным выходами, элемент И—

НЕ 14, элемент И 15, сумматор 16 по модулю два. Триггеры 1 — 6 являются 1 — К триггерами и объединены в регистрах 17 и 18

Генератор работает следующим образом.

Состояние прямых выходов триггеров

1 — 3; изменяющееся с частотой следования тактовых импульсов, характеризуется следующим образом.

Номер тактового импульса

Состояние прямых выходов триггеров 1 — 3

1

3

5

001

101

111

011

010

Символом «0»,обозначен низкий потенциал выхода, а «1» — высокий. Состояния регистра 17 периодически (с периодом 7 тактов) повторяются. Схема регистра 17 обеспечивает полный перебор всех состояний прямых выходов триггеров 1 — 3, кроме состояния 000. Состояние 000 детектируется элементом И 9. При этом на выходе элемента ИЛИ 7 появляется логическая «1», которая очередным тактовым импульсов переписывается на прямой выход триггера 1.

Таким образом, если в результате сбоя в работе регистра 17 возникает состояние 000, то следующим за ним будет состояние 100, и регистр вновь входит в цикл, представленный выше.

Рассмотрим работу регистра 18. Пусть начальное состояние прямых выходов триггеров 4 — 6, соответствующее нулевому тактовому импульсу — 100 и обеспечивает появление на выходе И 16 низкого потенциала «О», а на инверсном выходе И 13— высокого потенциала — «1». Таким образом, следующий тактовый импульс обусловит состояние триггеров 101 и появление на выходе И 15 и инверсном выходе И 13 значения «1». Следовательно, очередное значение выходов регистра 18 — 011. За этим состояним следуют состояния 111, и 001.

При появлении 001 на выходе .И 15 и инверсном выходе И 13 устанавливается низкий потенциал, и, следовательно, очередным состоянием регистра 18 будет состояние 100, соответствующее начальному. Цикл работы далее повторяется:

Номер тактового Состояние прямых импульса выходов триггеров

4 — 6

0 100

1 101

2 0ll

3 111

4 001

1О

5 100

Цикл, представленный выше, не содержит состояний 000, 010 и 110. Для вывода

15 генератора из состояния 000 предназначены элементы И 10 и ИЛИ 8, работа которых аналогична работе элементов И 9 и ИЛИ 7 в регистре 17. Если в процессе сбоя в работе регистра 18 возникает состояние 010, то при этом не выходе И 15 устанавливается «О», а на инверсном выходе И 13 — «1». Таким образом, следующим тактовым импульсом регистр 18 переходит в состояние 011. Аналогично осуществляется переход из 110 в l l l. Следовательно, с учетом устранения состояния 000, возв25 рат регистра 18 в основной цикл при случайном сбое гарантируется не более чем за один период следования тактовых импульсов.

Логические элементы ИЛИ 7 и 8, И 9

30 и 10, И 13, И f5 обеспечивают формирование непрерывных последовательностей с периодом 7 и 5 тактов соответственно и устраняют случайные сбои в регистрах за один такт, а элементы И вЂ” НЕ 11 и 12, И вЂ” НЕ 14, сумматор 16 по модулю два необходимы для формирования на выходе

И вЂ” НЕ 14 структуры последовательности

Якоби с периодом N = 35 тактов.

Процесс формирования структуры ПЯ иллюстрируется на фиг. 3, где на эпюре 1 изображена последовательность тактовых импульсов; на эпюре 2 — 5 периодов последовательности, формируемой на инверсном выходе триггера 3; на эпюре 3 — состояние выхода элемента И вЂ” НЕ 11; на эпюре 4 — 7 периодов последовательности, формируемой

45 на инверсном выходе триггера 5; на эпюре 5 — 7 периодов последовательности, фор мируемой на прямом выходе триггера 6; на эпюре 6 — последовательность, формируемая на инверсном вы50 ходе сумматора 16 по модулю два; на эпюре 7 — последовательность, формируемая на выходе элемента И вЂ” НЕ 12; на эпюре.8— последовательность . Якоби, формируемая на выходе И вЂ” НЕ 14; на эпюре 9 — инверсия последовательности Якоби.

Шесть элементов памяти, используемых в схеме (фиг. 1) определяют 2 = 64 вершины диаграммы состояний генератора. Из

1118989 15

Состояние регистра 18

5

7 zo

Состояние регистра 17

5

6

4

Номера тактовых импульсов

О

2

4

6

mud них 35 вершин составляют основной цикл формируемой последовательности.

Исследуем поведение генератора ПЯ в том случае, если он окажется в одной из

29 вершин вне цикла. Обозначим каждую вершину диаграммы в виде пары двоичновосьмиричных цифр, из которых первая определяет состояние прямых выходов триггеров 1 — 3, а состояние триггера 1 есть старший и триггера 3 — соответственно младший двоичный разряды. Аналогично, вторая восьмиричная цифра таким же образом определяет состояния триггеров 4 — 6.

Тогда диаграмму основных циклов можно представить в следуюшем виде:

5

1 3

В соответствии с этим на фиг. 2 представлен основной цикл ПЯ, формируемый устройством.

В основном цикле регистра 17 отсутствует состояние 000, регистра 19 — состояния 000, 010, 110 или в восьмиричном пред- 3о ставлении для регистра 17 — О, для регистра 18 — О, 2, 6. Следовательно, вне основ.ного цикла генератора ПЯ будут присутствовать 64 — 35 = 29 двухразрядных восьми- ричных чисел: 00, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 02, 12, 22, 32. 42, 52, 62, 72, 06, 16, 3

26, 36, 46, 56, 66, 76, 04: 05, 03, 07, 01.

Как указывалось выше, переход регистров из состояния «О» в их основные циклы осуществляется не более чем за один такт. Что касается регистра 18, то за счет логики, состояшей из элементов И 15 и И 13 и обеспечивающей его работу, осуществляются переходы из состояний 2 и 6 в его основной цикл также за один такт, как это было показано при разборе цикла табл. 2. Отсюда следует, что и генератор ПЯ в целом при случайном сбое начинает вновь нормально функционировать через промежуток времени, равный не более чем одному периоду следования тактовых импульсов. Этот факт и отражают ветви куста диаграммы состояний (фиг. 2).

Таким образом, предлагаемый генератор ПЯ содержит меньшее число триггеров, элементов И и в среднем обладает на порядок более высоким быстродействием во время переходного процесса, чем прототип.

Длительность максимальной ветви переходного процесса сокрашена с 21 такта до

1 (более чем в 20 раз).

Имеются и некоторые дополнительные преимущества перед прототипом. Так, на выходах триггеров 1 — 3 формируется семизначная М- последовательность, а на выходе триггера 6 — пятизначная последовательность Баркера, причем и та и другая последовательности обладают хорошими корреляционными свойствами. Эти последовательности могут найти применение, например в качестве коротких компонент в дальномерных кодах. Таким образом, без дополнительных аппаратурных затрат генератор формирует три периодических последовательности с одноуровневой ПАКФ.

1118989

20 Ы 76 00 01 22 1б

X/

2/ 1455 7З бУ 31 9425-15-5771 и,/ f

06 т 7 б .70 б4 - 70

62 > З5 05

65 52 4 5 -02

0сна3ноо ил л 1

50 -«-7ф 27 Фб

11

ГБ -

2545596/ -7755 1524 Ф1 -3765 75

42 0 т - бО Яб 12 ФО 07 бб 72

Фиг. 2

Фиг. 5

Составитель В. Байков

Редактор А. Ревин Техред И. Верес Корректор А. Зимокосов

Заказ 7453 35 Тираж 698 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 !3035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, -4