Способ передачи и приема широкополосного сигнала

 

СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ И ОБНАРУЖЕНИЯ ШИРОКОПОЛОСНОГО СИГНАЛА (ШПС), заключающийся в формировании на передающей стороне ШПС путем циклического повторения информационной . и синхронизирующей псевдослучайных последовательностей (ПСП), каждую из которых формируют соответственно из базовой информационной и базовой синхронизирующей ПСП, и передаче сформированного ШПС, а на приемной стороне - в поцикловой корреляционной обработке принятого -ШПС путем перемножения принятого ШПС с опорной ПСП, которую формируют путем циклического повторения информационной, и синхронизирующей ПСП, каждую из которых формируют соответственно из базовой информационной и базовой синхронизирующей ПСП, вьщелении сигнала , накоплении при смещении во времени опорной ПСП относительно принятого ШПС, сравнении с заданным для информационной ПСП порогом и в случае превышения вьщеленным сигналом заданного порога, запомяна1яии .временного положения опорной ПСП относительно принятого 1ШС и приема ШПС, отличающийс я тем, что, с целью сокращения времени приема ШПС, на приемной стороне перед поцикловой корреляционной , обработкой принятого ШПС осуществляют дополнительную поцикловую коррелящюнную обработку принятого ШПС, при которой опорную ПСП формируют в виде непрерывной последовательности многократно повторяемой базовой синхронизирующей ПСП, которую на каждом последующем цикле дополнительной корреляционной обработки ШПС сдвигают на временной интервал , кратный длительности бита синхронизирующей ПСП, а выделенные (Л сигналы одновременно накапливают в течение п временных .интервалов, длительность каждого из которых равна длительности синхронизирующей ПСП и которые смещены друг относительно друга на временной интервал, кратный длительности базовой синхро;:ь низирующей ПСП, выбирают из накопо д СП ел ленных выделенных сигналов максимальный по амплитуде вьщеленный сигнал, который сравнивают с зад-анным для синхронизирующей ПСП порогом и при превьпиении максимальным вьщеленным сигналом заданного порога осуществляют поцикловую корреляционную об работку принятого ШПС, при которой опорную ПСП на каждом последующем цикле корреляционной обработки ШПС сдвигают на временной интервал, кратньш длительности базовой синхронизирующей ПСП, причем на передающей стороне синхронизирующую ПСП формируют путем многократного повторения базовой синхронизирующей ПСП,

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ((9) (! !) 4(Sl) Н 04 В 7/17 Н 04 L ?/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ У

Н ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф г

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3381913/23-09 (22) 08. 01. 82 (46) 15. 02.85. Бюл. Ф 6 (72) З.В. Клюгер и Ю.К. Трофимов (53) 621. 396. 229 (088. 8) (56) 1. Шумоподобные сигналы в системах .передачи информации. Под ред. В.Б. Пестрякова, M. "Советское радио", 1973, с. 167.

2. Цифровые методы в космической связи. Под ред. С. Голомба, М., "Связь", 1969, с. 138-144 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ И ОБНАРУЖЕНИЯ ШИРОКОПОЛОСНОГО СИГНАЛА (ШПС), заключающийся в формировании на передающей стороне ШПС путем циклического повторения информационной . и синхронизирующей.псевдослучайных последовательностей (ПСП), каждую из которых формируют соответственно из базовой информационной и базовой синхронизирующей ПСП, и передаче сформированного ШПС, а на приемной стороне — в поцикловой корреляцион— ной обработке принятого .ШПС путем перемножения принятого ШПС с опорной

ПСП, которую формируют путем циклического повторения инфбрмационной и синхронизирующей ПСП, каждую из которых формируют соответственно из базовой информационной и базовой синхронизирующей ПСП, выделении сигнала, накоплении при смещении во времени опорной ПСП относительно принятого ШПС, сравнении с заданным для информационной ПСП порогом и в случае превышения выделенным сигналом заданного порога, запомина нии временного положения опорной

ПСП относительно принятого ШПС и приема ШПС, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью сокращения времени приема ШПС, на приемной стороне перед поцикловой корреляционной,обработкой принятого ШПС осуществляют дополнительную поцикловую корреляционную обработку приня-того ШПС, при которой опорную ПСП формируют в виде непрерывной после— довательности многократно повторяе— мой базовой синхронизирующей ПСП, которую на каждом последующем цикле дополнительной корреляционной обра— ботки ШПС сдвигают на временной интервал, кратнык длительности бита синхронизирующей ПСП, а вьделенные сигналы одновременно накапливают в течение tl временных, интервалов, длительность каждого из которых равна длительности синхронизирующей

ПСП и которые смещены друг относительно друга на временной интервал, кратный длительности базовой синхронизирующей ПСП, выбирают из накопленных вьделенных сигналов максималь ный по амплитуде выделенный сигнал, который сравнивают с заданным для синхронизирующей ПСП порогом и при превышении максимальным вьделенным сигналом заданного порога осуществляют поцикловую корреляционную обработку принятого ШПС, при которой опорную ПСП на каждом последующем цикле корреляционной обработки ШПС сдвигают на временной интервал, кратный длительности базовой синхронизирующей ПСП, причем на передающей стороне синхронизируюшую ПСП формируют путем многократного повторения базовой синхронизирующей ПСП, гократного повторения базовой информационной ПСП через различные временные интервалы, кратные длительности бита информационной ПСП.

1140255 а информационные ПСП на передающей стороне и опорные информационные

ПСП при корреляционной обработке

ШПС на приемной стороне — путем мноИзобретение относится к технике радиосвязи и может быть использовано в системах связи широкополосными

° (шумоподобными) сигналами (lilIIC), в том числе в системах связи с кодовым разделением сигналов.

Известен способ передачи и приема ШПС, заключающийся в формировании на передающей стороне псевдослучайной последовательности (ПСП) заданной длины, передаче по каналу связи соответствующего ШПС и обнаружении этого ШПС путем его поцикловой кор" реляционной обработки при смещении во времени опорной ПСП относительно принимаемого ШПС, состоящей в перемножении принимаемого ШПС с опорны,.ми ПСП, выделении сигнала, выборе максимального по амплитуде из выделенных сигналов, сравнении максимального сигнала с порогом и приеме ШПС (1) .

Однако этот способ характеризуется большим временем приема ШПС.

Наиболее близким к предлагаемому является способ передачи и приема

ШПС, заключающийся в формировании на передающей стороне ШПС путем циклического повторения информационной и синхронизирующей псевдослучайных последовательностей .(ПСП), каждую

I из которых формируют соответственно

1 из базовой информационной и базовой. синхронизирующей ПСП, и передаче сформированного ШПС, а на приемной стороне — в поцикловой корреляционной обработке принятого ШПС путем перемножения принятого ШПС с опорной

ПСП, которую формируют путем циклического повторения информационной и синхронизирующей ПСП, каждую из которых формируют соответственно из базовой информационной и базовой синхронизирующей ПСП, выделении, сигнала, накоплении при смещении во времени опорной ПСП относительно

25, 30

45 принятого ШПС, сравнении с заданным для информационной ПСП порогом и в случае превышения выделенным сигналом заданного порога запоминания временного положения опорной ПСП относительно принятого ШПС и приеме

ШПС Ц.

Недостатком известного способа является необходимость фиксации моментов совпадения по задержке каждой из базовых ПСП по частичному приращению величины корреляции, что не позволяет сократить время приема сигнала при наличии в канале связи шумов, предельно допустимых в режиме приема информации.

Цель изобретения — сокращение времени приема ШПС.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу передачи и приема ШПС, заключающемуся в формировании на передающей стороне

ШПС путем циклического повторения информационной и синхронизирующей псевдослучайных последовательностей (ПСП), каждую из которых формируют соответственно из базовой информационной и базовой синхронизирующей

ПСП, и передаче сформированного

ШПС, а на приемной стороне — в поцикловой корреляционной обработке принятого ШПС путем перемножения принятого ШПС с опорной ПСП, которую формируют путем циклического повторения информационной и синхронизирующей ПСП, каждую из которых формируют соответственно из базовой информационной и базовой синхронизирующей ПСП, выделении сигнала, накоплении при смещении во времени опорной ПСП относительно принятого

ШПС, сравнении с заданным для информационной ПСП порогом и в случае превышения выделенным сигналом заданного порога запоминании временного положения опорной ПСП относительно принятого ШПС и приеме ШПС, на

1140255 4

55 приемной стороне перед поцикловой кор реляционной обработкой принятого

ШПС осуществляют дополнительную поцикловую корреляционную обработку принятого IIIIIC при которой опорную

ПСП формируют в виде непрерывной последовательности многократно повторяемой базовой синхронизирую— щей ПСП, которую на каждом последу-. ющем цикле дополнительной корреляционной обработки ШПС сдвигают на временной интервал, кратный длительности бита синхрониэируюц ей ПСП, а вьделенные сигналы одновременно накапливают в течение 11. временных интервалов, длительность каждого иэ которых равна длительности синхрониэирующей ПСН и которые смещены друг относительно друга на временной интервал, кратный длительности базовой синхрониэирующей ПСП, выбирают иэ накопленных вьделенных сигналов максимальный по амплитуде вьделенный сигнал, который сравнивают с эадан— ным для синхронизирующей ПСП порогом и при превьппении максимальным выделенным сигналом заданного порога осуществляют поцикловую корреляционную обработку принятого ШПС, при которой опорную ПСП на каждом последующем цикле корреляционной обработки ШПС сдвигают на временной интервал, кратный длительности базовой синхрониэирующей ПСП, причем на передающей стороне синхрониэирующую

ПСП формируют путем многократного повторения базовой синхронизирующей ПСП, а информационные ПСП на передающей стороне и опорные информационные ПСП при корреляционной обработке ШПС на приемной стороне— путем многократного повторения базовой информационной ПСП через различные временные интервалы, кратные длительности бита информационной

ПСП.

На фиг. 1 показана структурная электрическая схема устройства, с помощью которого может быть реализован предлагаемый способ; на фиг. 2 — структура базовых синхрони- зирующей и информационной ПСП (фиг. 2 С1), структура цикла передаваемого ШПС (фиг. 2 F ) и временные диаграммы работы группы параллельно включенных накопителей (фиг. 2 Ь ).

В предлагаемом способе используются комбинированные синхронизирующая и информационная ПСП, образованные путем многократного повторения более коротких соответственно базовой синхронизирующей и базовой ин- формационной ПСП, как показано на фиг. 2 1 . Каждая пара синхронизирующей и информационной ПСП составляет цикл передачи, синхронизирующая ПСП (слева на фиг. 2 0 ) остается неизменной в .каждом цикле, а информационная ПСП (справа на фиг. 2 g ) изменяет свою кодовую структуру в зависимости от передаваемой информации. В общем случае для m --ro канала необходимы одна синхронизирующая и tn информационных ПСП. Синхронизирующую ПСП формируют в виде непрерывной последова- . тельности, размещая базовые синхронизирующие ПСП "впритык" друг к другу, что в процессе поиска сигнала обеспечивает возможность образования частичной свертки синхросигнала при неполном совпадении по задержке принимаемого ШПС с опорной

ПСП. Так, например, если синхрониэирующая ПСП состоит из базовых . синхронизирующих ПСП (на фиг. 25 = 8), то при совпадении 1 -1 базовых ПСП относительная амплитуда свертки снизится íà 1/g часть, при совпадении -2 базовых ПСП— на 2/0 части и т.д. Информационную

ПСП формируют в виде разрывной последовательности, размещая базовые информационные ПСП через различные временные интервалы, кратные длительности элементарного бита ПСП так, чтобы исключить воэможность частичной свертки информационного сигнала при неполном совпадении по задержке принимаемого ШПС с опорной информационной ПСП.

На приемной стороне обнаружение

ШПС производится путем его параллельной корреляционной обработки, состоящей и перемножении принимаемого сигнала с местными опорными

ПСП, выделении результатов перемножения путем фильтрации и детектирования сигналов и их последетекторном накоплении. На каждом цикле обработки из накопленных сигналов выбирается максимальный по амплитуде и сравнивается с порогом.

Процедура обнаружения начинается с генерирования в качестве опорной

1140255

ПСП непрерывной последовательности базовых синхронизирующих ПСП. Для ускорения поиска сигнала эта опорная ПСП со взаимными временными сдвигами в один элементарный бит 5 используется во всех имеющихся каналах параллельной корреляционной обработки сигнала. Периодически, через интервалы времени, равные циклу передаваемого сигнала, опорные 1О

ПСП сдвигаются на число элементарных бит, равное числу каналов параллельной корреляционной обработки.

При совпадении по задержке некоторого числа базовых синхронизирую- 15 щих ПСП в принимаемом ШПС и опорной синхронизирующей ПСП в одном из каналов корреляционной обработки сигналов образуется свертка, которая превысит установленный для синхро- 20 сигнала порог и сформирует команду о переходе к следующему этапу поиска.

Для эффективного обнаружения ШПС в условиях воздействия интенсивных шумов амплитуда свертки должна прибли- Zs жаться к максимально возможной величине, что соответствует образованию свертки в результате совпадения по задержке достаточно большого чис.ла базовых синхронизирующих ПСП, щ близкого к максимальному числу

Это достигается одновременным накоплением продетектированных сигналов в каждом канале корреляционной обработки в течение и взаимно сдвину- тых временных интервалов. Длительность каждого из этих интервалов накопления равна длине синхронизирующей ПСП, а взаимный временной сдвиг кратен длине базовой синхронизирую- @> щей ПСП, что для = 8, и = 2 и величины сдвига в половину длины синхронизирующей ПСП проиллюстрировано временными диаграммами (фиг. 2 g ) .

На этих диаграммах представлены 4> все возможные случаи взаимного расположения интервалов накопления относительно синхрогруппы принимаемого ШПС. Цифрами в кружочках обозначено максимальное из двух

S0 накопленных количество базовых ПСП.

Остановка поиска произойдет по результатам накопления не менее шести базовых ПСП (6, 7 или 8 с вероятностью 0,25, 0,5 и 0,25, соответственно).

Окончательное решение о временном положении цикла сигнала выносится на втором этапе пОиска. После превышения синхросигналом порогового уровня в качестве опорной ПСП начинает формироваться полный сигнал, содержащий циклически повтоЭ ряющиеся синхронизирующую и информационную ПСП. Периодически через интервалы времени, равные циклу передаваемого сигнала, опорные ПСП сдвигаются на длительность базовой

ПСП до полного совпадения циклов принимаемого и опорного сигналов.

Такое совпадение фиксируется по превышению порога, установленного для информационного сигнала, сверткой информационной ПСП. Наличие временных промежутков различной длительности между базовыми информаци— онными ПСП исключают возможность свертки сигнала при частичном совпадении по задержке принимаемой и опорной информационных ПСП, и поэтому максимум напряжения на выходе коррелятора, превышающий пороговый уровень„ может сформироваться только в момент полного совпадения циклов принимаемого и опорного сигналов.

Поскольку на втором этапе поиска требуется произвести небольшое число шагов, общее время поиска практически определяется временем поиска базовой ПСП и, таким, образом, оказывается в g раз меньше времени, необходимого для обнаружения полной синхронизирующей ПСП.

Устройство для передачи и приема широкополосного сигнала (фиг. 1) содержит И каналов корреляционной обработки, каждый,из которых состо— ит из перемножителя 1, полосового фильтра 2, синхронного детектора 3, интеграторов 4 1-4 g и сдвиговый регистр 5, а также генератор ПСП 6, блок управления 7, блок памяти 8, блок выбора максимума 9 и пороговый элемент 10.

Устройство работает следующим образом.

Под действием управляющих сигналов, вырабатываемых блоком управления 7, генератор ПСП 6 формирует непрерывные последовательности базовой синхронизирующей ПСП, которые подводятся к перемножителям 1r} каналов корреляционной обработки со взаимным смещением во времени на длительность элементарного бита

ПСП. Поиск ШПС производится путем

1140255 периодического изменения временного положения (задержки) этих последовательностей на Ф элементарных бит через интервалы времени, равные циклу, принимаемого сигнала. 5

При совпадении по задержке некоторого числа базовых синхронизирующих ПСП в принимаемом ШПС и опорной последовательности одного из кана†. лов блока корреляции, с принимаемо— го ШПС в результате "синхронного" перемножения сигналов снимается фа— зовая манипуляция и после отфильтровывания шумов на выходе полосового фильтра 2 выделяется гармоническое 15 колебание промежуточной частоты, длительность которого равна числу совпавших по задержке базовых ПСП.

При надлежащем фазировании обоих входов синхронный детектор 3 выде- 20 ляет напряжение, пропорциональное амплитуде гармонического колебания, которое накапливается далее группой из и параллельно включенных интеграI торов 41т4 со взаимно смещенными 25 интервалами накопления. Число интеграторов 4 - . 4 и величина взаимного смещения интервалов накопления выбираются таким образом, чтобы при любом положении принимаемого синхро — щ сигнала относительно интервалов накопления на, одном из интеграторов 4 накапливалось напряжение, близкое к максимально возможному.

Для Но3МоКНосТН сравнения HBKQB 35 ленных сигналов они запоминаются в блоке памяти 8. По команде считывания, вырабатываемой блоком управления 7, блок выбора максимума 9 производит сравнение этих сигналов по 40 уровню, пропуская на выход только максимальный. Одновременно в блоке выбора максимума 9 вырабатываются для блока управления 7 данные о номере канала корреляционной обработки и номере интегратора 4 -4, с выхода которого был выбран максимальный сигнал. С выхода блока выбора максимума 9 сигнал поступает на пороговый элемент 10, где сравнивается с установленным пороговым уровнем.

В.случае превышения порога на блок управления 7 от порогового элемента 10 поступает команда на остановку поиска синхронизирующего сигнала и переход к поиску цикла. По этой команде генератор ПСП 6 под действием управляющих сигналов от блока управления 7 начинает генерировать полный сигнал, содержащий циклически повторяющиеся синхронизирующую и информационную ПСП. Интервал интегрирования в интеграторах

4А - .4 устанавливается равным длительности информационной ПСП, а в пороговом элементе 10 по команде от блока управления 7 устанавливается новый пороговый уровень, соответствующий условию оптимального приема информационного сигнала.

На этом этапе поиск ведется шагами, равными длительности базовой синхронизирующей ПСП. Истинное положение цикла фиксируется по превьппению порога информационным сигналом, и с этого момента начинается прием информации.

При наличии интенсивных шумов в канале связи предлагаемый способ по сравнению с прототипом существенно сокращает время обнаружения сигнала, которое практически оказывается равным времени обнаружения сравнительно короткой базовой ПСП.

1140255

ВНИИПИ Заказ 273/44 Тираж 659 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектнал, 4