Устройство передачи и приема для широкополосной радиосвязи

 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в широкополосных системах связи с шумоподобными сигналами. Техническим результатом является повышение помехоустойчивости при одновременном сокращении времени вхождения в связь. Для достижения технического результата устройство, содержащее на передающей стороне генератор несущей частоты, перемножитель, генератор псевдослучайной последовательности (ПСП) и кодер, а на приемной стороне - приемный блок, блок выделения информации, формирователь опорных сигналов, два регистра сдвига, два блока корреляторов, блок выделения сигналов рассогласования, блок управления, блок сравнения и пороговый блок, снабжено на передающей стороне генератором ортогональной псевдослучайной последовательности (ОПСП) и коммутатором, а на приемной стороне - аналого-цифровым преобразователем, сумматором, блоком памяти, цифроаналоговым преобразователем и регулируемым усилителем. Формирователь опорных сигналов выполнен в виде генератора ПСП, генератора тактовых импульсов и трех управляемых генераторов ПСП. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области широкополосных систем радиосвязи и преимущественно может быть использовано в системах связи с шумоподобными сигналами в ДВ, СВ диапазонах.

Известны устройства для приема-передачи шумоподобных ФМ-сигналов, например, описанные в авт.св. №300946, использующие два псевдослучайных сигнала, один из которых является синхронизирующим, а второй служит для передачи информации.

Такие устройства находят применение в системах связи с подвижными объектами, в которых имеется область неопределенности несущей частоты сигнала. В стационарных системах связи с высокостабильными частотами такие устройства неэффективны из-за потерь мощности передатчика на передачу синхронизирующего сигнала, не несущего в себе информации.

Известны устройства радиосвязи, использующие один шумоподобный сигнал, например, описанное в авт.св. №512590, в которых передача информации осуществляется противоположными сигналами. Недостатком этих устройств является низкая помехозащищенность синхронизации приемника и передатчика, обусловленная тем, что в приемнике невозможно выделить чистое несущее колебание сигнала и осуществить когерентную обработку в режиме поиска сигнала, в особенности, при низких скоростях передачи информации.

Предлагаемое устройство относится к системам связи с ортогональными сигналами, в которых информационные посылки передаются манипуляцией фазы несущего колебания на 0° и 180° ортогональными псевдослучайными последовательностями.

Приемное устройство в таких системах может быть выполнено с использованием согласованных фильтров или же корреляторов.

Недостатком устройств с согласованными фильтрами является сложность их практической реализации для сигналов с большими базами.

Наиболее близким к заявляемому является устройство, описанное в авт.св. №439928 "Следящий приемник шумоподобных сигналов с многоканальным устройством поиска".

Блок-схема устройства-прототипа изображена на фиг.1, для которой введены следующие обозначения:

1 - генератор псевдослучайной последовательности (ГПСП),

2, 3, 4, 5 - корреляторы,

6, 7, 8, 9 - пороговые устройства,

10 - схема И,

11 - вентиль,

12 - диодная матрица,

13 - схема управления,

14 - триггер,

15 - схема сборки,

16 - ключ,

17 - счетчик,

18 - смеситель с широкополосным усилителем,

19 - датчик рассогласования,

20 - фильтр нижних частот,

21 - управляемый гетеродин,

22 - сумматор с фильтром низких частот,

23 - управляемый тактовый генератор,

24 - режектор.

Приемник имеет следующие функциональные связи: выход блока 18 соединен с первыми входами корреляторов 2, 3, 4, 5, вторые входы которых соединены с ГПСП 1, а третьи - с выходом схемы сборки 15 и входом триггера 14, выходы корреляторов 5 через пороговые устройства 9 и вентили 11 соединены со схемой сборки 15, один вход которой соединен с диодной матрицей 12, выходы которой подключены ко входам вентилей 11, а вход соединен со счетчиком 17, выходы корреляторов 2, 3, 4 подключены к схеме И 10 через пороговые устройства 6, 7 и 8, выход схемы И 10 соединен со счетчиком 17 и триггером 14, выход которого подключен к режектору 24 и ключу 16, выход которого соединен со счетчиком 17 и схемой управления 13, выход которой подключен к схеме И 10, выход коррелятора 3 соединен с блоком 18 через последовательно соединенные датчик рассогласования 19, фильтр нижних частот 20 и управляемый гетеродин 21, выходы корреляторов 2 и 4 подключены к сумматору с фильтром низких частот 22, выход которого соединен с управляемым тактовым генератором 23, выход блока 23 подключен ко входам ключа 16, схемы управления 13 и режектора 24, выход которого соединен со входом ГПСП 1.

Следящий приемник шумоподобных сигналов с многокальными устройством поиска (прототип) работает следующим образом.

Входной сигнал через смеситель с широкополосным усилителем подается на радиочастотные входы корреляторов 2, 3, 4, 5, на видеочастотные входы которых подаются копии псевдослучайного сигнала с выходов ГПСП 1, задержанные на τ_о друг относительно друга, где τ_о длительность элементарного импульса псевдослучайной последовательности.

При необнаружении сигнала опорные сигналы задерживаются на время mτ_о, где m - количество корреляторов, и осуществляется поиск сигналов в следующей временной зоне. При обнаружении сигнала в одном из корреляторов 5 опорные сигналы задерживаются на время задержки между опорными сигналами коррелятора 3 и коррелятора, в котором произошло обнаружение сигнала.

После этого начинается слежение за частотой и задержкой входного сигнала. Если сигнал обнаружен в корреляторах 2, 3 или 4, слежение за чистотой и задержкой начинаются сразу после обнаружения.

Схема слежения за задержкой состоит из корреляторов 2 и 4, сумматора с фильтром низких частот 22, управляемого тактового генератора 23 и режектора 24.

Схема автоподстройки частоты включает в себя коррелятор 3, выходной сигнал которого поступает на датчик рассогласования 19. Напряжение рассогласования частоты после фильтрации в блоке 20 поступает на блок 21 и управляет перестройкой частоты управляемого гетеродина.

Передатчик шумоподобного сигнала для устройства-прототипа может быть изображен, например, так, как показано на фиг 2.

Он состоит из последовательно включенных генератора несущей и тактовой частоты (ГНТЧ) 1, генератора псевдослучайной последовательности (ГПСП) 3, сумматора по модулю два 4 и перемножителя 2, второй вход которого соединен с выходом ГНТЧ1.

Передатчик работает следующим образом. Тактовая частота с выхода ГНТЧ 1 поступает на ГПСП 3, формирующий двоичную псевдослучайную последовательность, которая складывается по модулю два с передаваемой двоичной информацией и поступает на вход перемножителя 2, на второй вход которого подается колебание несущей частоты с выхода ГНТЧ 1.

На выходе пере множителя 3 образуется сигнал, представляющий собой колебание несущей частоты, манипулированное по фазе на 0° и 180° передаваемой двоичной информацией и псевдослучайной последовательностью.

Основным недостатком устройства-прототипа является большое время вхождения в синхронизм. В значительной мере этот недостаток проявляется в системах связи с шумоподобными сигналами, работающих в ДВ, СВ диапазонах частот.

В качестве примера рассмотрим линию связи со следующими параметрами: тактовая частота псевдослучайной последовательности f_т=20 кГц, длина последовательности N=2047. Для обеспечения устойчивого вхождения в синхронизм при соотношении шум/сигнал по входу приемника 20-25 дБ время накопления сигнала должно составлять порядка Т _н=0,5 сек. Даже при количестве корреляторов m=10, что считается большой цифрой, время поиска сигнала только по задержке составит

Целью предлагаемого приемно-передающего устройства широкополосной радиосвязи является уменьшение времени вхождения в синхронизм при повышении помехозащищенности.

Блок-схема предлагаемого устройства изображена на фиг.3 (передатчик) и фиг.4 (приемник), для которых введены следующие обозначения:

в передатчике:

1 - генератор несущей и тактовой частоты (ГНТЧ);

2 - перемножитель;

3 - генератор псевдослучайной последовательности (ГПСП);

5 - генератор ортогональной псевдослучайной последовательности (ГОПП);

6 - кодирующее устройство;

7 - коммутатор,

в приемнике:

1 - генератор псевдослучайной последовательности (ГПСП);

2, 3, 4, 5 - корреляторы;

6, 9 - пороговые устройства;

13 - блок управления;

23 - генератор тактовых частот;

25 - блок предварительной селекции;

26 - блок защиты от узкополосных помех;

27 - блок защиты от импульсных помех;

28, 36, 45 - аналого-цифровые преобразователи (АЦП);

29 - цифровой сумматор;

30, 37, 46 - оперативные запоминающие устройства (ОЗУ);

31, 38, 47 - цифроаналоговые преобразователи (ЦАП);

32 - широкополосный фильтр;

33, 43 - усилители;

34 - фазовый демодулятор;

35 - полосовой фильтр;

39, 48 - интеграторы;

40, 49 - запоминающие устройства;

41, 50 - компараторы;

42 - декодер;

44, 54 - блоки регистров сдвига;

51, 52, 53 - блоки управляемых генераторов псевдослучайных последовательностей (УГПСП);

55 - схема сравнения;

56 - блок формирования опорных сигналов.

Предлагаемое устройство имеет следующие функциональные связи.

В передатчике один выход ГНТЧ 1 соединен с перемножителем 2, а другой выход подключен к ГПСП 3 и ГОПП 5, выходы которых соединены с коммутатором 7, один вход которого подключен к кодирующему устройству 6, а выход соединен со вторым входом перемножителя 3, второй выход ГПСП 3 подключен к ГОПП 5, выход которого соединен с кодирующим устройством 6.

В приемнике последовательно соединены блоки 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32 и 33, выход ОЗУ 30 подключен ко второму входу цифрового сумматора 29, выход блока 33 соединен со входами корреляторов 5, два входа одного из корреляторов 5 подключены к выходам блока 53, а выход соединен с пороговым устройством 9 и схемой сравнения 55, входы остальных корреляторов 5 подключены к блоку регистров сдвига 54, а выходы соединены со схемой сравнения 55, выходы которой подключены к блоку управления 13, один вход которого соединен с пороговым устройством 9, а выходы подключены к блокам 1, 51, 30, 52 и 53, вторые входы блоков 1, 51, 52 и 53 соединены с блоком 23, третий вход блока 51 подключен к блоку 1, а третий вход блока 53 соединен с выходом блока 52, два выхода которого, подключены к блоку 54, один выход блока 51 соединен с блоком 30, а два других выхода подключены к блоку 44, выходы которого соединены с корреляторами 2, 3, 4 и двумя фазовыми демодуляторами 34, вторые входы которых соединены с выходом усилителя 43, вторые входы корреляторов 2, 3, 4 подключены к выходу усилителя 43, а выходы соединены со входами АЦП 45 и усилителя 43, один вход которого соединен с выходом блока 27, выход АЦП 45 соединен с последовательностью включенными блоками: ОЗУ 46, ЦАП 47, интегратор 48, запоминающее устройство 49, компаратор 50 и блок управления 13, один из входов блока управления 13 подключен к выходу порогового устройства 6, вход которого объединен с одним из входов компаратора 50 и выходом интегратора 48, выходы фазовых демодуляторов 34 через полосовые фильтры 35 соединены с АЦП 36, выход которого соединен с декодером 42 через последовательно включенные ОЗУ 37, ЦАП 38, интегратор 39, запоминающее устройство 40 и компаратор 41, второй вход которого соединен с выходом интегратора 39.

Предлагаемое приемопередающее устройство широкополосной радиосвязи работает следующим образом.

В передатчике тактовые импульсы с выхода ГНТЧ 1 поступают на ГПСП 3 и ГОПП 5, которые формируют ортогональные псевдослучайные последовательности одинаковой длины и жестко привязанные по фазе.

Передаваемая дискретная информация поступает на кодирующее устройство 6, которое вносит избыточность и формирует информационные посылки, привязанные к фазе псевдослучайных последовательностей. Закодированная информация поступает на коммутатор 7, который в зависимости от знака сигнала "1" или "0" пропускает на вход перемножителя 2 псевдослучайную последовательность с выхода ГПСП 3 или ГОПП 5. В перемножителе 2 опорное колебание несущей частоты манипулируется по фазе на 0° и 180° управляющим кодовым сигналом и излучается в эфир.

Таким образом, в предлагаемом устройстве осуществляется синхронная передача информации ортогональными сигналами. Такой способ позволяет легко реализовать оптимальные методы обработки сигнала в приемнике и повысить помехозащищенность обнаружения за счет увеличения времени накопления сигналов.

Известно [1], что способ передачи информации ортогональными сигналами по помехозащищенности хуже (примерно на 3 дБ) по сравнению с передачей информации противоположными сигналами, Однако эта разница может быть легко компенсирована за счет введения небольшой избыточности в передаваемую информацию [2].

В приемнике входной сигнал поступает на блок предварительной селекции 25, осуществляющий фильтрацию и усиление входного сигнала в полосе частот передаваемого шумоподобного сигнала, и далее на блок защиты от узкополосных помех 26. Блок 26 осуществляет выравнивание спектра входного сигнала и тем самым подавляет узкополосные помехи. С выхода блока 26 сигнал поступает на блок защиты от импульсных помех 27, который не пропускает входной сигнал на время действия импульсных помех, мощность которых выше определенного уровня, а длительность меньше периода псевдослучайных последовательностей.

Применение блоков защиты от узкополосных и импульсных помех позволяет избавиться от большей части входных помех и тем самым повысить помехозащищенность приемника.

Выходной сигнал блока 27 подается на аналого-цифровой преобразователь 28, который преобразует входной сигнал в двоичный р-разрядный код, поступающий на цифровой сумматор 29. В момент времени, соответствующий начальной фазе опорных псевдослучайных последовательностей, формируемых блоком УГПСП 51, оперативное запоминающее устройство 30 начинает запоминать выборки входного сигнала с частотой, выбираемой по теореме Котельникова и кратной тактовой частоте псевдослучайных последовательностей.

По окончании записи выборок на длительности одного периода псевдослучайных последовательностей оперативное запоминающее устройство начинает считывать выборки в той же последовательности и с той же частотой, что и при записи. Эти выборки поступают на цифровой сумматор 29, складываются с выборками входного сигнала и вновь записываются в ОЗУ 30 на место старых выборок, и так в течение всего времени накопления сигнала.

По окончании записи блок управления 13 выдает команду на считывание информации и одновременно включает блоки управляемых генераторов псевдослучайных последовательностей УГПСП 52 и УГПСП 53, которые формируют опорные псевдослучайные последовательности с тактовой частотой, в К раз превышающей тактовую частоту передаваемых псевдослучайных последовательностей.

ОЗУ 30 периодически считывает запомненную информацию с частотой, в К раз превышающей частоту записи. Двоичные сигналы с выхода ОЗУ 30 поступают на аналого-цифровой преобразователь 31, который формирует выборки сигнала, фильтрующиеся в широкополосном фильтре 32 и усиливающиеся в усилителе 33 до некоторого определенного уровня.

Сигнал на выходе усилителя 33 представляет собой сумму сжатых во времени отрезков входного сигнала.

В предлагаемом устройстве для сокращения времени поиска сигнала используется временная компрессия входного сигнала. Устройства, реализующие этот метод обработки сигналов, известны, однако способ примения в предлагаемом устройстве отличается большим коэффициентом сжатия сигнала и, следовательно, позволяет значительно сократить время поиска сигнала.

Суть его, как можно понять из описанного выше процесса записи сигнала, состоит в следующем. Объем памяти рассчитан лишь на количество выборок, соответствующее одному периоду псевдослучайных последовательностей.

Для записи отрезка входного сигнала длиной в d периодов псевдослучайных последовательностей выборки, отстоящие на длительность одного периода, складываются, что соответствует оптимальному методу обработки периодических сигналов.

Таким образом, увеличение времени накопления сигнала приводит не к увеличению количества выборок, а только к увеличению их разрядности. Если T_псп - длительность периода псевдослучайных последовательностей, Т_н=d·Т_псп - время накопления, f _д - частота дискретизации сигнала, а f_счит=к·f _д, частота считывания выборок, то длительность сжатого сигнала равна

а коэффициент сжатия

т.е. в d раз больше, чем коэффициент сжатия самого ОЗУ. Если, например, d=10, а К=100, то

К_сж =10·100=1000.

Для формирования копий передаваемого сигнала в предлагаемом приемном устройстве используется генератор псевдослучайной последовательности ГПСП 1 и блок управляемых генераторов псевдослучайных последовательностей УГПСП 51, формирующий ортогональные псевдослучайные последовательности, сфазированные между собой и имеющие ту же тактовую частоту, что и принимаемый сигнал. Кроме того, для формирования сжатых копий входного сигнала используются блоки УГПСП 52 и УГПСП 53, каждый из которых формирует ортогональные последовательности, сфазированные между собой и имеющие тактовую частоту, в К раз большую тактовой частоты входного сигнала.

Запись выборок входного сигнала в ОЗУ 30 начинается в момент начальной фазы псевдослучайных последовательностей, формируемых блоками 1 и 51. При считывании первой выборки из ОЗУ 30 включаются генераторы блоков 52 и 53. Таким образом, если t_з - задержка входного сигнала относительно опорных сигналов блоков 1 и 51, то задержка сжатого сигнала относительно опорных сигналов генераторов блоков 52 и 53 будет t_з /к.

Сигнал с выхода усилителя 33 подается на (n+1) поисковых корреляторов 5, разбитых на две группы: центральный коррелятор, опорными сигналами которого являются выходные сигналы УГПСП 53, и n корреляторов, опорные сигналы которых образуются задержкой в блоке 54 псевдослучайных последовательностей блока УГПСП 52 на величины τ_о/к, 2τ_о/к ...nτ_о/к, где τ_о - длительность элементарного импульса передаваемых сигналов.

В каждом из корреляторов 5 вычисляется функция взаимной корреляции сжатого сигнала с суммой двух псевдослучайных сигналов (соответствующих "1" и "0" передаваемой информации) в течение одного периода сжатых последовательностей. Выходные сигналы корреляторов 5 поступают на схему сравнения 55, которая определяет номер коррелятора 5, имеющего максимальный сигнал, и выдает этот номер на блок управления 13. Номер коррелятора l соответствует задержки lτ_о/к опорных сигналов этого коррелятора относительно сигналов УГПСП 52.

Если максимальный сигнал находится не в центральном корреляторе, а в корреляторе с номером l₁ , то блок управления выдает команды, по которым ГПСП 1 фазирует блок УГПСП 51, блок УГПСП 52 фазирует УГПСП 53, после чего псевдослучайные сигналы блока УГПСП 52 задерживаются на nτ_о/к, блока ГПСП 1 на nτ_о, блока УГПСП 53 на l₁τ_о/к и блока УГПСП 51 на l₁τ_о.

При этом задержка входного сигнала относительно сигнала ГПСП 1 становится равной t_з-nτ_о, относительно сигналов УГПСП 51 t_з -l₁τ_о, а задержка сжатого сигнала относительно сигналов УГПСП 52 и относительно УГПСП 52 - .

На центральный коррелятор 5 поступают опорные сигналы, соответствующие максимальному значению взаимной корреляции в предыдущем такте обработки, а на остальные корреляторы 5 поступают опорные сигналы, соответствующие новым временным задержкам сжатого и опорных сигналов. Снова происходит вычисление взаимной корреляции и определение номера коррелятора с максимальным откликом. Если им окажется не центральный коррелятор, а коррелятор с номером l₂, блок управления 13 выдает команды, по которым ГПСП 1 фазирует УГПСП 51, блок УГПСП 52 фазирует УГПСП 53, псевдослучайные последовательности блока УГПСП 52 задерживаются на nτ_о/к, блока ГПСП 1 на nτ_о, блока УГПСП 53 на l₂τ_о/к и блока УГПСП 51 на l₂τ_о и т.д.

Если максимальный отклик принадлежит центральному коррелятору 5, то фазирования генераторов 53 и 51 не происходит, а осуществляется лишь задержка псевдослучайных сигналов блока УГПСП 52 на время nτ_о/к, а блока УГПСП 51 на nτ_о.

Благодаря такому алгоритму поиска сигнала задержка входного сигнала относительно сигнала блока ГПСП 1, всегда в К раз больше задержки сжатого сигнала относительно сигналов блока 52, а задержка входного сигнала относительно сигналов блока 51 в К раз больше задержки сжатого сигнала относительно сигналов блока 53.

При совпадении фазы сжатого сигнала и опорных сигналов блока 53 фаза входного сигнала и сигналов блока 51 также совпадает.

По окончании просмотра всех временных позиций сжатого сигнала в блоках УГПСП 51 и УГПСП 53 устанавливаются фазы опорных сигналов, соответствующие максимальному значению функции взаимной корреляции входного и опорных сигналов. В последнем такте считывания информации из ОЗУ 30 и обработки в корреляторах 5 происходит сравнение выходного сигнала центрального коррелятора 5 с порогом в блоке 9. Если сигнал не превышает порог, запись выборок входного сигнала и обработка сжатого сигнала возобновляются. Если сигнал превышает порог, блок управления 13 переводит приемник в режим удержания и приема информации.

Таким образом, в предлагаемом устройстве вычисляется максимальное значение функции взаимной корреляции входного и опорных сигналов, которое затем сравнивается с порогом. Этот метод является более оптимальным по сравнению о используемым в прототипе [1]. Снижается вероятность ложной синхронизации по боковым выбросам и повышается помехозащищенность обнаружения.

Блок 56, состоящий из блоков 1, 51, 52, 53 и 23, может быть выполнен несколькими способами.

Например, генераторы 1 и 51 могут вообще отсутствовать. В этом случае алгоритм поиска сигнала остается неизменным, за исключением того, что после обнаружения сигнала тактовая частота генераторов блока УГПСП 53 переключается на частоту, равную тактовой частоте входного сигнала, в момент времени, отстоящий от конца записи, выбором в ОЗУ 30 на целое число длительностей периода псевдослучайных последовательностей. Выходные сигналы блока 53 подаются на блок регистров сдвига 44.

В силу вышесказанного в формуляре изобретения авторы объединили блоки 1, 51, 23, 52 и 53 в один блок формирования опорных сигналов.

В режиме удержания и съема информации сигнал с выхода блока защиты от импульсных помех 27 через усилитель 43 поступает на сигнальные входы корреляторов 2, 3, 4 и фазовых демодуляторов 34.

На вторые входы корреляторов 2, 3 и 4 подаются опорные псевдослучайные последовательности с выходов УГПСП 51, задержанные на τ_о/2, τ_о и 3/2τ_о.

В корреляторах 2, 3, 4 происходит перемножение входного сигнала с суммой опорных псевдослучайных последовательностей (соответствующих "1" и "0" передаваемой информации) и фильтрация полосовыми фильтрами. С выходов корреляторов 2,3 и 4 сигналы поступают на аналого-цифровой преобразователь 45 и входы АРУ усилителя 43. Коэффициент усиления усилителя 43 автоматически изменяется таким образом, чтобы максимальный выходной сигнал корреляторов 2, 3 и 4 не превышал определенного уровня.

При большом времени накопления сигналов Т_н2 в корреляторах 2, 3 и 4 (Т_н2≈0,1÷1 сек) реализовать оптимальный метод обработки сигналов на обычных LC-фильтрах или кинематических фильтрах практически невозможно. Это связано с тем, что полоса фильтрующих приборов должна быть порядка 0,5÷5 Гц [3]. Помимо требования на высокую добротность приборов они должны обеспечивать температурный дрейф центральной частоты и дрейф за счет старения, не больший 0,5÷5 Гц. Решение этой задачи связано со значительными техническими трудностями.

В предлагаемом устройстве реализация оптимальной фильтрации сигналов облегчена за счет использования сжатия сигналов во времени. Для этого частично отфильтрованные сигналы корреляторов 2, 3 и 4 подаются на аналого-цифровое преобразователь 45, в котором осуществляется их дискретизация по времени и по уровням. Сформированные выборки сигналов в виде двоичного кода записываются в ОЗУ 46 в течение времени накопления Т_н2. После этого ОЗУ 46 последовательно считывает выборки каждого из сигналов с частотой, значительно превышающей частоту дискретизации. Выходные двоичные сигналы ОЗУ 46 поступают на ЦАП 47, формирующий выборки сигналов. На выходе ЦАП 47 образуется сигнал, представляющий собой последовательно следующие друг за другом три отрезка сжатых во времени выходных сигналов корреляторов 2, 3 и 4, которые поступают на интегратор 48.

Блок 48, в частном случае, может быть выполнен в виде радиоинтегратора и амплитудного детектора. Поскольку сигналы сжаты во времени полоса радиоинтегратора может быть гораздо шире, чем 0,5÷5 Гц. Например, если коэффициент сжатия 1000, полоса радиоинтегратора должна составлять 0,5÷5 кГц. Такой радиоинтегратор можно реализовать на обычном LC-контуре.

Значение интеграла от сигнала коррелятора 2 запоминается в блоке 49 и сравнивается с интегралом от сигнала коррелятора 4 в компараторе 50.

Выходные сигналы порогового устройства 6 и компаратора 50 поступают на блок управления. В зависимости от знака сигнала компаратора 50 ("1" или "0") блок управления 13 выдает команду на сдвиг опорных сигналов блока УГПСП 51 на + τ_о/а или - τ_о/а, где а - целое число, определяющее точность подстроек.

Вновь повторяется процедура записи сигналов в ОЗУ 46 и их обработка.

В каждом такте записи и обработки сигналов принимается решение об обнаружении шумоподобного сигнала, если хотя бы один из интегралов блока 48 превысил порог. По истечению s тактов принимается общее решение об обнаружении сигнала, если в r из s тактов сигнал был обнаружен (r, s - целые числа). Если сигнал был обнаружен менее чем в r тактах, принимается решение о необнаружении сигнала и возобновляется процедура поиска входного сигнала по задержке.

Одновременно с подстройками осуществляется прием информации. Для этого на управляющие входы фазовых демодуляторов 34 подаются опорные псевдослучайные последовательности со входов коррелятора 3. В блоках 34 происходит демодуляция входного сигнала и в зависимости от знака передаваемой информации несущее колебание сигнала выпускается в том или ином блоке 34. Выходные сигналы блоков 34 фильтруются в полосовых фильтрах 35 и подаются на АЦП 36, осуществляющее их дискретизацию по времени и по уровням.

Из тех же соображений, что были приведены выше, для выделения информации используется временная компрессия сигналов.

Выборки сигналов, выраженные в виде двоичного кода, записываются в ОЗУ 37 в течение периода следования псевдослучайных последовательностей. По окончании записи ОЗУ 37 считывает выборки с частотой, значительно превышающей частоту записи и выдает их на ЦАП 38.

На выходе ЦАП 38 образуются два следующих друг за другом отрезка сжатых во времени выходных сигналов полосовых фильтров 35, которые поступают на интегратор 39. Интеграл от первого отрезка запоминается в блоке 40 и сравнивается с интегралом от второго отрезка в компараторе 41. Выходной сигнал компаратора 41 представляет собой значение передаваемой информационной посылки, которое поступает на декодер 42, снимающий избыточность с передаваемого сообщения.

Предлагаемое устройство позволяет значительно сократить время поиска шумоподобного сигнала при повышении помехозащищенности обнаружения. Для примера рассмотрим приведенную выше линию связи с тактовой частотой псевдослучайных последовательностей f=20 кГц и длиной N=2047. Время накопления сигнала Т_н=0,5 сек, количество корреляторов m=n+4=101. Как показано выше, время поиска сигнала в устройстве-прототипе равно

В предлагаемом устройстве время накопления сигнала, а следовательно, и помехозащищенность обнаружения, может быть значительно увеличено и при этом время поиска будет гораздо меньше, чем в прототипе.

Действительно, выберем время накопления Т_н=5 сек, что соответствует помехозащищенности обнаружения на 10 дБ выше, чем в прототипе. Исходя из тактовой частоты псевдослучайной последовательностей f=20 кГц выберем частоту дискретизации входного сигнала f_д=80 кГц. Общее количество выборок, хранящихся в ОЗУ

Частота считывания выборок из ОЗУ 30 при использовании существующих микросхем ОЗУ легко может быть сделана порядка f _сч=8 МГц. Длина сжатого отрезка входного сигнала при этом будет равняться t=L/f_сч≈1 мсек. Следовательно, время поиска сигнала в предлагаемом устройстве составляет

т.е. почти в 20 раз меньше, чем в устройстве-прототипе.

Источники информации

1. Шумоподобные сигналы в системах передачи информации. Под ред. В.Б.Пестрякова. - М.: Сов. радио, 1973.

2. Касами Т., Токура H. Теория кодирования, пер. с японского. -М.: Мир, 1978.

3. Теплов Н.А. Помехоустойчивость систем передачи дискретной информации.- М.: Связь, 1964.

Формула изобретения

1. Устройство передачи и приема для широкополосной радиосвязи, содержащее на передающей стороне генератор несущей частоты, соединенный с перемножителем, а также генератор псевдослучайной последовательности (ПСП) и кодер, а на приемной стороне приемный блок, блок выделения информации, формирователь опорных сигналов, два регистра сдвига и два блока корреляторов, блок выделения сигналов рассогласования, блок управления, блок сравнения и пороговый блок, при этом выходы формирователя опорных сигналов соответственно через первый и второй регистры сдвига подключены к входам первого и второго блоков корреляторов, причем выходы первого блока корреляторов через блок выделения сигналов рассогласования подключены к первым входам блока управления, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости устройства при одновременном сокращении времени вхождения в связь, введены на передающей стороне генератор ортогональной псевдослучайной последовательности (ОПСП) и коммутатор, причем входы генератора несущей частоты, генератора ПСП и генератора ОПСП объединены, первые выходы генератора ПСП и генератора ОПСП через коммутатор подключены к второму входу перемножителя, а второй выход генератора ПСП подключен к второму входу генератора ОПСП, второй выход которого через кодер подключен к другому входу коммутатора, а другой вход кодера является информационным, а на приемной стороне - последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь (АЦП), сумматор, блок памяти и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), а также регулируемый усилитель, при этом формирователь опорных сигналов выполнен в виде генератора ПСП, генератора тактовых импульсов и трех управляемых генераторов ПСП, при этом выход генератора тактовых импульсов подключен к входам генератора ПСП и управляемым генераторам ПСП, выход генератора ПСП подключен к входу первого управляемого генератора ПСП, а выход второго управляемого генератора ПСП подключен к второму входу третьего управляемого генератора ПСП, при этом входы управления и выходы трех управляемых генераторов ПСП являются соответственно входами и выходами формирователя опорных сигналов, выходы приемного блока подключены соответственно к входу АЦП и через регулируемый усилитель к вторым входам первого блока корреляторов и входу блока выделения информации, другие входы которого соединены с выходами синхронизации первого регистра сдвига, выход ЦАП подключен к второму входу второго блока корреляторов, выходы которого через блок сравнения и пороговый блок соответственно подключены к другим входам блока управления, выходы которого подключены соответственно к входам формирователя опорных сигналов и входам управления блока памяти, выход которого подключен к другому входу сумматора, а выходы первого блока корреляторов подключены к регулирующим входам регулируемого усилителя.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок выделения сигналов рассогласования состоит из последовательно соединенных АЦП, первого блока памяти, ЦАП, интегратора, второго блока памяти и коммутатора, а также порогового блока, вход которого соединен с входами второго блока памяти и коммутатора, причем входы АЦП и выходы порогового блока и коммутатора являются соответственно входами и выходами блока выделения сигналов рассогласования.

РИСУНКИ