Устройство обнаружения шумоподобного сигнала
Изобретение относится к области широкополосных систем радиосвязи, в которых используются шумоподобные сигналы. Технический результат - уменьшение времени поиска шумоподобного сигнала. Достигается тем, что в устройстве обнаружения шумоподного сигнала, содержащем управляемые генераторы информационной (ИПСП) и дополнительной синхронизирующей (ДСПСП) псевдослучайных последовательностей, первые входы которых подключены к выходу управляемого генератора тактовых импульсов, входы которого подключены к соответствующим выходам решающего блока, входы которого подключены к соответствующим выходам решающего блока, входы которого подключены к трем выходам генератора ДСПСП через блок корреляторов, первый вход информационного коррелятора, четвертый вход блок корреляторов и вход формирователя порогов объединены и являются входом устройства, два других входа решающего блока подключены к выходам информационного коррелятора и формирователя порогов, два других выхода решающего блока подключены к входам генераторов ИПСП и ДСПСП соответственно, другой вход информационного коррелятора подключен к выходу генератора ИПСП, другой выход которого соединен с третьим входом генератора ДСПСП, введены дополнительный решающий блок, формирователь стробирующих импульсов, согласованный фильтр, причем вход согласованного фильтра подключен ко входу устройства, а выход - к первым входам формирователя стробирующих импульсов и дополнительного решающего блока, два других входа которого подключены соответственно к соответствующему выходу решающего блока и выходу формирователя порога, а выход подключен к второму входу формирователя стробирующих импульсов, один выход которого подключен к дополнительным входам решающего блока и генератора ИПСП, другой выход - к решающему блоку. 2 ил. 
Предлагаемое устройство относится к области широкополосных систем радиосвязи, в которых используются шумоподобные сигналы.
Известные устройства, описаны в книге: "Шумоподобные сигналы в системах передачи информации" под редакцией В.Б.Пестрякова, М.: Советское радио, 1973 в авторских свидетельствах:
Устройство для обеспечения случайного поиска псевдослучайных сигналов по задержке. Авт. св. №264489;
Устройство для синхронизации псевдошумовых сигналов. Авт. св. №299979;
Устройство поиска псевдошумовых сигналов. Авт. св. №614543;
Устройство синхронизации шумоподобных сигналов. Авт. св. №593322;
Следящий приемник шумоподобных сигналов с многоканальным устройством поиска. Авт. св. №439928.
Эти устройства обладают общим недостатком: низкой имитостойкостью.
Устройство поиска шумоподобного сигнала, принятое за прототип, не имеет указанного выше недостатка, но обладает существенным недостатком - большое время поиска сигнала.
Предлагается устройство обнаружения шумоподобного сигнала, которое позволяет уменьшить время поиска. Приемным устройством осуществляется поиск шумоподобных сигналов, обнаружение которых возможно при совпадении псевдослучайных последовательностей передающего и приемного устройств.
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 видеочастотные,
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 относительного 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 опорной синхронизирующей псевдослучайной последовательностью (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+I)·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 "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 групповой 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 "1" 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 ±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 K-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 K·
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 псевдослучайной 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.
Обычно псевдослучайные последовательности СП используются с длинной (210-1) или (211-1).
Построение согласованных фильтров такой длинны не представляет большой трудности.
В прототипе основное время поиска шумоподобного сигнала приходится на поиск псевдослучайной последовательности СП.
Предлагаемое устройство обнаружения шумоподобного сигнала позволяет значительно уменьшить время поиска псевдослучайной последовательности по сравнению с устройством-прототипом.
Эта цель достигается тем, что в схему прототипа введены:
- согласованный фильтр,
- вторая решающая схема,
- формирователь стробирующих импульсов.
На фиг.2 приведена блок-схема предлагаемого устройства
обнаружения шумоподобного сигнала, для которой приняты следующие обозначения:
1 - дополнительная решающая схема,
2 - группа корреляторов,
3 - формирователь порогов,
4 - согласованный фильтр,
5 - управляемый генератор тактовых импульсов,
6 - формирователь стробирующих импульсов,
7 - управляемый генератор информационной псевдослучайной последовательности,
8 - информационный коррелятор,
9 - решающая схема,
11 - управляемый генератор дополнительной синхронизирующей псевдослучайной последовательности (ДСП).
Предлагаемое устройство работает следующим образом: входной шумоподобный сигнал поступает на радиочастотные входы согласованного фильтра 4, коррелятора информационной последовательности 8 и группу корреляторов обнаружения дополнительной синхронизирующей псевдослучайной последовательности 2 а также формирователь порогов 3; на видеочастотные входы соответствующих корреляторов подаются опорные ПСП - ИП и ДСП.
Согласованный фильтр 4 настроен на синхронизирующую псевдослучайную последовательность (СП). Дополнительная решающая схема 1 анализирует сигнал с выхода согласованного фильтра 4 и при обнаружении СП выдает команду на формирователь стробимпульсов. С первого выхода формирователя стобимпульсов 6 нормированные импульсы с периодичностью, равной длительности периода СП и длительностью равной 0 поступают в генератор ИП, что является командой на начало поиска сигнала ИП в информационном 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 поиска СП на дополнительную решающую схему.
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.
Окончательное решение об обнаружении сигнала ИП решающая схема (9) принимает при наличии сигнала с дополнительного коррелятора при наличии строб-импульса СИ с формирователя стробирующих импульсов. Период строб-импульсов равен длительности периода информационной псевдослучайной последовательности.
При принятии решения об обнаружении решающей схемой 9, последняя выдает команду на переход в режим поиска сигнала дополнительной синхронизирующей псевдослучайной последовательности (ДСП) в группе корреляторов (2).
Устройство анализирует 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 случае необнаружения сигнала ДСП за 2 циклов поиска решающая схема выдает команду на дополнительную решающую схему на начало поиска новой 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 синхронизирующей псевдослучайной последовательности на длительность периода информационной псевдослучайной последовательности.
Решающая схема 9 при условии совпадения строб-импульсов с выхода формирователя стробирующих импульсов 6, информационного коррелятора 8 и группы корреляторов 2 принимает решение об обнаружении входного шумоподобного сигнала и выдает команду на дополнительную решающую схему 1, по которой прекращается синхронизация устройства от синхронизирующей последовательности (СП) и дальнейшая синхронизация в устройстве осуществляется по сигналу дополнительной синхронизирующей псевдослучайной последовательности с большой базой с помощью управляемого генератора 5.
Если число совпадений сигналов с выхода формирователя стробирующих импульсов 6 информационного коррелятора 8 и группы корреляторов 2 меньше r и равно Р, и после Р-го совпадения сигналов не произойдет подряд j совпадений, то решающая схема 9 выдает команду на дополнительную решающую схему (1) на начало обнаружения новой синхронизирующей псевдослучайной последовательности.
Режимы поиска шумоподобных сигналов повторяются.
Формула изобретения
Устройство обнаружения шумоподобного сигнала, содержащее управляемые генераторы информационной (ИПСП) и дополнительной синхронизирующей (ДСПСП) псевдослучайных последовательностей, первые входы которых подключены к выходу управляемого генератора тактовых импульсов, входы которого подключены к соответствующим выходам решающего блока, входы которого подключены к трем выходам генератора ДСПСП через блок корреляторов, первый вход информационного коррелятора, четвертый вход блока корреляторов и вход формирователя порогов объединены и являются входом устройства, два других входа решающего блока подключены к выходам информационного коррелятора и формирователя порогов, два других выхода решающего блока подключены к входам генераторов ИПСП и ДСПСП соответственно, другой вход информационного коррелятора подключен к выходу генератора ИПСП, другой выход которого соединен с третьим входом генератора ДСПСП, отличающееся тем, что, с целью уменьшения времени поиска шумоподобного сигнала, введены дополнительный решающий блок, формирователь стробирующих импульсов, согласованный фильтр, причем вход согласованного фильтра подключен ко входу устройства, а выход - к первым входам формирователя стробирующих импульсов и дополнительного решающего блока два других входа которого подключены соответственно к соответствующему выходу решающего блока и выходу формирователя порога, а выход подключен к второму входу формирователя стробирующих импульсов, один выход которого подключен к дополнительным входам решающего блока и генератора ИПСП, другой выход - к решающему блоку.
РИСУНКИ
