Устройство поиска шумоподобного сигнала
Изобретение относится к области широкополосных систем радиосвязи, в которых используются шумоподобные сигналы. Технический результат заключается в повышении криптостойкости. Для этого устройство содержит генератор синхронизирующей псевдослучайной последовательности (СП), управляемый генератор информационно-псевдослучайной последовательности (ИП), коррелятор информационной последовательности, управляемый генератор дополнительной синхронизирующей псевдослучайной последовательности (ДСП), регистр сдвига, три группы корреляторов, первый и второй коммутаторы видеочастоты, формирователь порогов, решающий узел, управляемый генератор тактовых импульсов, также введены третий коммутатор видеочастоты, дополнительный коррелятор пилот-сигнала СП, дешифратор сигнала ОФТ и узел управления сменой кодовых структур. 2 ил. 
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. Издательство "Советское радио", Москва, 1973;
в авторских свидетельствах:
Устройство для обеспечения случайного поиска псевдослучайных сигналов по задержке Авторское свидетельство №264489;
Устройство для синхронизации псевдошумовых сигналов. Авторское свидетельство №299979;
Устройство поиска псевдошумовых сигналов. Авторское свидетельство №614543;
Устройство синхронизации шумоподобных сигналов. Авторское свидетельство №593322;
Следящий приемник шумоподобных сигналов о многоканальным устройством поиска. Авторское свидетельство №439928;
используются сигналы, обладающие низкой разведзащищенностью, а соответственно, описанные устройства не позволяют обеспечивать поиск сигналов с высокой криптостойкостью.
Высокой криптостойкостью обладают шумоподобные сигналы, в которых кодовая структура псевдослучайных последовательностей изменяется по случайному закону.
Предлагается многоканальное устройство поиска шумоподобного сигнала, которое позволяет осуществлять поиск сигналов, обеспечивающих высокую криптостойкость. Приемным устройством осуществляется поиск шумоподобных сигналов, обнаружение таких сигналов возможно при совпадении псевдослучайных последовательностей передающего и приемного устройств.
Прототипом предлагаемого устройства является "Устройство поиска шумоподобного сигнала".
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,
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 порога 3.
На видеочастотные входы корреляторов первой, второй, 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 - 
0.
Сигналы опорной синхронизирующей последовательности, подаваемые на видеочастотные входы корреляторов второй группы, сдвинуты относительно друг друга на половину длительности элементарного импульса - 0/2.
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 синхронизирующей псевдослучайной последовательности (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 "О" и "Ц" отсутствуют), по которой происходит смещение фазы тактовых импульсов на величину 2(n+1)0. 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)0 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)0. 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 "О" выдает команду управляемому генератору ТИ-5 на смещение фазы тактовых импульсов ТИ с шагом +0 или -0 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 ±0/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 синхронизирующей псевдослучайной последовательности
Число последовательных проверок наличия сигнала ИП в общем случае может составить К·
1, где 1 - любое целое число, определяющее число циклов поиска сигнала ИП на временном интервале, равном периоду следования ИП - ТИП.
В случае необнаружения сигнала ИП за 1 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)·0].
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·2, где 2 - любое целое число, определяющее число циклов поиска сигнала ДСП на временном интервале, равном периоду следования ДСП - ТДСП. В случае необнаружения сигнала ДСП за 2 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 с 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 - 0. В приемном устройстве эта задержка учитывается в управляемых генераторах ИП-7 и ДСП-11.
Обнаружение шумоподобных сигналов, в которых кодовая структура псевдослучайных последовательностей ИП и ДСП изменяется по случайному закону, устройство-прототип не обеспечивает.
Предлагаемое устройство поиска шумоподобного сигнала не имеет указанного выше недостатка и обеспечивает поиск псевдослучайных последовательностей ИП и ДСП, в которых кодовая структура постоянно изменяется по случайному закону, причем информация о смене кодовых структур передается методом ОФТ на пилот-сигнале СП.
Эта цель достигается тем, что в схему прототипа введены:
- дополнительный центральный коррелятор пилот-сигнала СП,
- дешифратор сигнала ОФТ для смены кодовой структуры ПСП ИП и ДСП,
- устройство управления сменой кодовых структур ПСП ИП и ДСП.
- дополнительный коммутатор видеочастоты.
Блок-схема предлагаемого устройства поиска шумоподобного сигнала приведена на фиг.2, в которой приняты следующие обозначения:
1 - регистр сдвига,
2(1), 2(2), 2(3) - соответственно первая, вторая и третья группы корреляторов,
3 - формирователь порогов,
4 - дополнительный центральный коррелятор псевдослучайной последовательности (СП),
5 - управляемый генератор тактовых импульсов (ТИ),
6 - генератор синхронизирующей псевдослучайной последовательности (СП),
7 - управляемый генератор информационной псевдослучайной последовательности (ИП),
8 - коррелятор информационной последовательности,
9 - решающая схема с памятью,
10(1), 10(2), 10(3) - коммутаторы видеочастоты,
11 - управляемый генератор дополнительной синхронизирующей псевдослучайной последовательности (ДСП),
12 - дешифратор сигнала ОФТ для смены кодовой структуры ПСП ИП и ДСП,
13 - устройство управления сменой кодовых структур ПСП ИП и ДСП.
Предлагаемое устройство работает следующим образом: входной шумоподобный сигнал поступает на радиочастотные входы перемножителей всех трех групп корреляторов обнаружения [2(1), 2(2), 2(3)], информационной последовательности (8), формирователь порогов (3) и дополнительный центральный коррелятор псевдослучайной последовательности (СП), на видеочастотные входы корреляторов (левой) третьей и (правой) первой групп подаются опорные ПСП, сдвинутые относительно друг друга по времени на длительность элементарного импульса 0, обеспечивая сдвиг между третьей и второй (центральной), второй и первой на 0, а видео-ПСП, подаваемые на видеочастотные входы корреляторов второй группы, сдвинуты на 0/2.
В корреляторах осуществляется вычисление взаимной корреляционной функции между приходящим шумоподобным сигналом и опорными синхронизирующей псевдослучайной последовательности (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 "О" и "Ц" отсутствуют), по которой происходит смещение базы тактовых импульсов на величину 2(n+1)0. Тактовые импульсы - ТИ поступают на входы регистра сдвига - 1, генератора синхронизирующей последовательности - 6, управляемых генераторов ИП-7 и ДСП-11, дешифратора сигнала ОФТ-12 и устройство управления сменой кодовых структур - 13. При этом фаза синхронизирующей псевдослучайной последовательности, поступающей на вход регистра сдвига 1, сместится на величину 2(n+1)·0 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)·0. В случае необнаружения сигнала СП тремя группам корреляционных каналов в i-м интервале длительностью 2(n+1)·0 продолжается поиск шумоподобного сигнала СП в (i+1) интервале и т.д.
2. При обнаружении сигнала СП в первой или третьей группах корреляторов решающая схема - 9 по выходу "О" выдает команду управляемому генератору ТИ-5 на смещение фазы тактовых импульсов ТИ с шагом +0 или -0 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 ±0/L, где L - любое целое цисло, определяемое заданной точностью удержания значения обнаруженного сигнала в центральном корреляторе.
При обнаружении сигнала в центральном корреляторе второй группы решающая схема - 9 выдает команду в устройство дешифратора сигнала ОФТ (12) на выделение сигнала смены кодовой структуры ИП, на второй вход которого поступают тактовые импульсы ТИ с управляемого генератора тактовых импульсов (ТИ). При обнаружении сигнала смены кодовой структуры ИП дешифратором сигнала ОФТ выделенный сигнал поступает в устройство управления сменой кодовых структур - 13, с помощью которого устанавливается выделенная кодовая структура сигнала ИП и выдается команда на начало поиска сигнала ИП в информационном корреляторе 8.
Устройство анализирует К возможных временных положений сигнала информационной псевдослучайной последовательности для данной кодовой структуры.
Если в процессе поиска произойдет смена кодовой структуры сигнала ИП, устройство дешифратора сигнала ОФТ-12 выделит новую кодовую структуру ИП и выдает команду на анализ К возможных временных положений сигнала информационной ПСП для вновь выделенной кодовой структуры дешифратором сигнала ОФТ.
К - равно отношению периода информационной псевдослучайной последовательности к периоду синхронизирующей псевдослучайной последовательности
В передающем устройстве с учетом вышеизложенного должно быть учтено требование приемного устройства по анализу всех К возможных временных позиций существования сигнала информационной ПСП для периодичности смены одной кодовой структуры ПСП ИП, с учетом последовательных проверок наличия сигнала ИП.
Число последовательных проверок наличия сигнала ИП в общем случае может составить К·1,
где 1 - любое целое число, определяющее число циклов поиска сигнала ИП на временном интервале, равном периоду следования ИП - ТИП.
В случае необнаружения сигнала ИП за 1 циклов поиска решающая схема - 9 выдает команду на управляемый генератор тактовых импульсов (ТИ)-5 на начало поиска нового сигнала синхронизирующей псевдослучайной последовательности СП.
При обнаружении сигнала информационной псевдослучайной последовательности в информационном 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. Одновременно с решающей схемы выдается команда в устройство дешифратора сигнала ОФТ (12) на выделение сигнала смены кодовой структуры ДСП.
При обнаружении сигнала смены кодовой структуры ДСП дешифратором сигнала ОФТ выделенный сигнал поступает в устройство управления сменой кодовых структур - 13, с помощью которого устанавливается выделенная кодовая структура сигнала ДСП и выдается команда на начало поиска сигнала ДСП. При переходе в режим сигнала дополнительной синхронизирующей псевдослучайной последовательности (ДСП) 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)·0].
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 К·2, где
2 - любое целое число, определяющее число циклов поиска сигнала ДСП на временном интервале, равном периоду следования ДСП - ТДСП.
В передающем устройстве с учетом вышеизложенного должно быть учтено требование приемного устройства по анализу всех М возможных временных позиций существования сигнала дополнительной синхронизирующей ПСП для одной кодовой структуры ДСП, с учетом последовательных проверок наличия сигнала ДСП. В случае необнаружения сигнала ДСП за 2 циклов поиска решающая схема - 9 выдает команду на управляемый генератор тактовых импульсов - 5 и коммутаторов 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, информационного и первого корреляторов принимает решение об обнаружении входного шумоподобного сигнала и выдает команду на коммутаторы видеочастоты - 10(2), который подключает к регистру сдвига - 1 дополнительную синхронизирующую псевдослучайную последовательность с второго выхода управляемого генератора ДСП-11, и 10(3), который подключает к дополнительному центральному коррелятору псевдослучайную последовательность (СП) с тем же сдвигом, что и с регистра сдвига - 1.
Таким образом, дальнейшая синхронизация в устройстве осуществляется по сигналу дополнительной синхронизирующей псевдослучайной последовательности с большой базой, а выделение сигнала по смене кодовых структур ИП и ДСП и управление сменой кодовых структур ИП и ДСП осуществляется по сигналу синхронизирующей псевдослучайной последовательности СП.
Если число совпадений сигналов с выхода первого, центрального и информационного 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) и 10(3).
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 0. В приемном устройстве эта задержка учитывается в управляемых генераторах ИП-7 и ДСП-11.
Формула изобретения
Устройство поиска шумоподобного сигнала, содержащее последовательно включенный генератор синхронизирующей псевдослучайной последовательности (СП), управляемый генератор информационной псевдослучайной последовательности (ИП), коррелятор информационной последовательности, а также управляемый генератор дополнительной синхронизирующей псевдослучайной последовательности (ДСП), регистр сдвига, соответствующие выходы которого подключены к соответствующим входам трех групп корреляторов, причем первый вход первого коррелятора соединен с регистром через первый коммутатор видеочастоты, формирователь порогов, выход которого соединен с решающим узлом, второй коммутатор видеочастоты, первый вход которого соединен с первым выходом управляемого генератора дополнительной синхронизирующей псевдослучайной последовательности, второй вход - с генератором синхронизирующей псевдослучайной последовательности, третий вход - с решающим узлом, а выход - с соответствующим входом регистра сдвига, управляемый генератор тактовых импульсов, входы которого соединены с соответствующими выходами решающего узла, а выход подключен к объединенным входам управляемых генераторов ИП, СП, ДСП и соответствующим входом регистра сдвига, при этом выходы групп корреляторов соединены с решающим узлом, соответствующий выход которого подключен к второму входу первого коммутатора видеочастоты, третий вход которого соединен с вторым выходом управляемого генератора ДСП, третий вход второго коммутатора подключен к соответствующему выходу решающего узла, второй выход управляемого генератора ИП соединен с вторым входом ДСП, соответствующие выходы решающего узла соединены с третьими входами управляемых генераторов ДСП и ИП, вход устройства подключен к соответствующим входам групп корреляторов, формирователю порогов и коррелятору информационной последовательности, отличающееся тем, что, с целью повышения криптостойкости, введены последовательно включенные третий коммутатор видеочастоты, дополнительный коррелятор пилот-сигнала СП, дешифратор сигнала ОФТ и узел управления сменой кодовых структур, при этом второй выход управляемого генератора СП соединен с первым входом третьего коммутатора, второй вход которого подключен к соответствующему выходу соответствующей группы корреляторов, третий вход - к соответствующему выходу решающего узла, второй вход дешифратора сигнала ОФТ и второй вход узла управления сменой кодовых структур соединены с выходом управляемого генератора тактовых импульсов, третий вход узла управления сменой кодовых структур подключен к соответствующему выходу решающего узла, первый выход узла управления сменой кодовых структур соединен с третьим входом управляемого генератора ИП, второй выход - с четвертым входом управляемого генератора ДСП, а третий - с соответствующим входом решающего узла, вход устройства соединен с вторым входом дополнительного коррелятора пилот-сигнала СП.
РИСУНКИ
