Способ синхронизации м-последовательности

 

Использование: в технике передачи дискретной информации, в широкополосных системах связи с шумоподобными сигналами. Сущность изобретения: способ синхронизации m-последовательности заключается в том, что преобразуют некогерентно радиочастотную фазоманипулированную последовательность (ФМ - ПСП) в две квадратурные видеочастотные составляющие, производят бинарное и временное квантование опорными синхроимпульсами, имеющими период повторения, равный длительности элемента ФМ - ПСП и задержанными на половину длительности элемента, формируют в каждой квадратуре функции взаимной корреляции опорной и принятой ФМ - ПСП, сравнивают значения функций корреляции с заданными критериями обнаружения, фиксируют момент времени, в котором происходит обнаружение, формируют два строба с периодом повторения, равным длительности ФМ - ПСП, и смещенных друг относительно друга на половину элемента m-последовательности, определяют временной интервал между собой квадратуры и моментом обнаружения, производят задержку строба на величину интервала, определяют знак разности значений функций взаимной корреляции, производят интегральные накопления значений разности функций взаимной корреляции в каждой квадратуре за заданное число периодов ФМ - ПСП, сравнивают накопленные суммы разностей значений функций взаимной корреляции с порогами и производят временную задержку опорных синхроимульсов на величину, пропорционально зависящую от накопленной разности значений функций взаимной корреляции. Способ обеспечивает сокращение времени поиска и вхождения в синхронизм в условиях неопределенности начальной фазы сигнала. 3 ил.

Изобретение относится к передаче дискретной информации и может быть использовано в широкополосных системах радиосвязи с шумоподобными сигналами (ШПС).

Известен способ синхронизации М-последовательности, заключающийся в том, что преобразуют принятую М-последовательность путем суммирования по модулю двух соответствующих символов; выделяют импульсы синхронизации по периоду М-последовательности; фазируют импульсы синхронизации по символам принятой информации; задерживают преобразованную последовательность на время, определяемое базовым сдвигом, возникающим при преобразовании принятой последовательности; сравнивают принятую и преобразованную М-последовательности; используют в качестве опорного сигнала преобразованную принятую М-последовательность, из которой выделяют импульсы синхронизации по периоду М-последовательности путем согласованной фильтрации; сравнивают посимвольно принятую информацию с опорным сигналом; интегрируют полученный сигнал в пределах временного интервала, равного периоду импульсов синхронизации по символам принятой информации; принимают решение о значении символов принятой информации.

Указанный способ синхронизации представляет собой поисковый способ, требующий большого времени в условиях неопределенности начальной фазы сигнала.

Известен способ синхронизации широкополосных сигналов, заключающийся в том, что формируют опорные кодовые последовательности, сдвинутые одна относительно другой на шаг дискретизации; запоминают принимаемый сигнал длительностью Т, где Т - период кодовой последовательности; считывают многократно записанный сигнал, при этом шаг дискретизации считанного сигнала выбирают значительно меньше шага дискретизации принимаемого сигнала; формируют синхронно с каждым считыванием опорные кодовые последовательности, причем считывание осуществляется до момента превышения сигналом интегрирования заданного порогового уровня; формируют опорную кодовую последовательность, синфазную с принимаемым сигналом, с момента времени, отстоящего от начала записи принимаемого сигнала на величину М ˙Т, где М - наименьшее целое число, при котором выполняется условие - М˙ Т больше времени считывания; перемножают кодовые последовательности с принимаемым сигналом; интегрируют.

Отсюда видно, что указанный способ синхронизации представляет собой поисковый способ, требующий большого времени и соответственно, не может быть использован в аппаратуре, работающей короткими сеансами.

Известен способ синхронизации М-последовательности, являющейся наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу, заключающийся в том, что сравнивают каждый из (n+k) символов (субэлементов), принятой М-последовательности на интервале m тактов, с заданным пороговым уровнем, где n - число информационных символов, k - число проверочных символов; запоминают символ, превышающий заданный уровень; восстанавливают символ, не превышающий заданный уровень, путем суммирования по mod 2 двух соответствующих запомненных символов; формируют опорную М-последовательность при выделении непрерывно следующих символов принятой М-последовательности; определяют величины функций взаимной корреляции опорной и принятой М-последовательности; сравнивают значения функций взаимной корреляции с заданным порогом; изменяют фазу опорной М-последовательности.

При некогерентном приеме фазоманипулированных сигналов (М-последовательности) из-за неопределенного положения начальной фазы, снижается достоверность приема информации.

Цель изобретения - сокращение времени поиска и вхождения в синхронизм в условиях неопределенности начальной фазы сигнала.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что преобразуют некогерентно радиочастотную фазоманпулированную псевдослучайную последовательность (ФМ-ПСП) в две квадратурные видеочастотные составляющие; производят бинарное и временное квантование опорными синхроимпульсами, имеющими период повторения, равный длительности элемента ФМ-ПСП и задержанными на половину длительности элемента; формируют в каждой квадратуре функции взаимной корреляции опорной и принятой ФМ-ПСП; сравнивают значения функций корреляции с заданными критериями обнаружения; фиксируют момент времени, в который происходит выполнение критерия обнаружения; формируют два строба с периодом повторения, равным длительности ФМ-ПСП, смещенных друг относительно друга на половину элемента М-последовательности; определяют временной интервал между стробом квадратуры и моментом выполнения критерия обнаружения; производят задержку строба на величину временного интервала; определяют знак разности значений функций взаимной корреляции; производят интегральное накопление значений разности функций взаимной корреляции в каждой квадратуре за заданное число периодов ФМ-ПСП; сравнивают накопленные суммы разностей значений функций взаимной корреляции с порогами; производят временную задержку опорных синхроимпульсов на величину, пропорционально зависящую от накопленной разности значений функций взаимной корреляции.

НА фиг. 1 представлены временные диаграммы, поясняющие сущность предлагаемого способа, где а - взаимные корреляционные функции в канале после дискретной согласованной фильтрации; б - исходное временное положение опорных синхроимпульсов; в, г - пара следящих опорных синхроимпульсов; д - значение кодового слова на входе обнаружителя с первого канала; е - значение кодового слова на входе обнаружителя с второго канала; ж - значение разности кодовых слов.

На фиг. 2 представлен эквивалентной схемой, где временной различитель (ВР) пропорционального типа, напряжение на котором равно разностному напряжению следящих опорных синхроимпульсов в течение интервала между взаимными корреляционными функциями; промежуточные элементы - интегрирующие элементы и дополнительные цепи; устройство временной задержки, осуществляющее задержку опорного импульса на величину, определяемую значением управляющего напряжения Uy. Демодуляция информации осуществляется на основе относительного перекодирования и сложения U_p и U_п. В связи с тем, что в качестве раннего может выступать любой из двух тактовых каналов, необходимо осуществить начальную коммутацию С_р и С_п на выходе в зависимости от того, какой из тактовых каналов является опережающим, что осуществляется замыканием определенного ключа. Кроме того, во временном различителе коммутацией определенного ключа осуществляется согласование знака разностного напряжения с тем, какой из двух каналов является опережающим. Ключ на входе делителя частоты в L раз служит для приведения отслеживаемых сигналов в полосу захвата. Замыкание ключей осуществляется импульсом обнаружения, появляющимся однократно в одном из тактовых каналов обнаружения. При этом импульс обнаружения запрещает появление его в другом канале, причем тактовый канал, в котором импульс появляется первым, считается ранним.

На фиг. 3 изображено устройство, реализующее предлагаемый способ.

Устройство содержит амплитудно-временной квантователь 1, блок 2 дискретной согласованной фильтрации, формирователь 3 стробов; блок 4 интегрирования; блок 5 формирования опорных синхроимпульсов, сигнальный вход 6 устройства, блок 7 формирования квадратурных каналов, блок 8 обнаружения, блок 9 коммутации, блок 10 пороговых устройств, блок 14 задержки, амплитудно-временной квантователь 12, блок 13 дискретной согласованной фильтрации, блок 14 определения знака взаимной корреляционной функции (ВКФ) и блок 15 временной задержки.

Устройство функционирует следующим образом.

Выходные квадратурные сигналы (sin и cos) после амплитудно-временного квантования поступают на входы блоков 2 и 13. В связи с неопределенностью положения тактовых импульсов относительно элемента, принимаемой псевдослучайной последовательности, обработка осуществляется блоком 8, состоящим из двух обнаружителей, причем для управления блоками 2 и 13 используются две опорные последовательности синхроимпульсов, смещенных блоком 11 задержки на половину элемента псевдослучайной последовательности. Блоки 2 и 13 дискретной согласованной фильтрации выполняют сжатие, т. е. согласованную фильтрацию. Суммарные сжатые сигналы в блоках 2 и 13 в виде взаимно корреляционных функций подаются на входы блока 8 обнаружения и при выполнении критериев обнаружения в одном из каналов начинается процесс отслеживания временного рассогласования между опорными синхроимпульсами и элементами М-последовательности. Импульс, сформированный на выходе блока 8 обнаружения, поступает на вход формирователя 3 стробов, в котором через временной интервал, равный периоду повторения ФМ-ПСП, воспроизводится строб. Этот строб поступает на вход блока 9 коммутации и подает разрешение на запись кодового слова (блок дискретной согласованной фильтрации) в блок 14. В блоке 14 определяется номер канала (эквивалентно знаку), в котором был выполнен критерий обнаружения. Число выполнения критериев обнаружения в каждом из каналов интегрально накапливается и сравнивается с порогами (блок 10 пороговых устройств). В зависимости от того, в каком канале произошло превышение порога в блоке 15 временной задержки осуществляется смещение сетки опорных синхроимпульсов вправо или влево от значения задержки τ_з = 0. Смещение опорных синхроимпульсов приводит к прецизионному сопряжению их временного положения с временным положением элемента М-последовательности и соответственно сопровождается максимизацией главного лепестка взаимно корреляционной функции.

Техническим преимуществом предлагаемого способа перед известными техническими решениями является то, что обеспечивается сокращение времени поиска и вхождения в синхронизм при одновременном повышении достоверности приема информации в условиях неопределенности начальной фазы сигнала. Указанный положительный эффект подтверждается тем, что при базе сигнала, равной 127, длительности элемента ФМ-ПСП 0,1 мкс, частоте опорных синхроимпульсов 10 мГц и частоте формирования стробов 80 кГц через 12,7 мкс, воспроизводится главный пик взаимно корреляционной функции и осуществляется "грубое" временное сопряжение по одной реализации опорных синхроимпульсов с элементами ФМ-ПСП. Нониусное сопряжение с точностью до 0,01 мкс производится шагами блока временной задержки.

(56) Авторское свидетельство СССР N 605325, кл. Н 04 L 7/02, 1974.

Формула изобретения

СПОСОБ СИНХРОНИЗАЦИИ М-ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ, заключающийся в приеме непрерывно следующих n элементов М-последовательности и формировании опорной М-последовательности синхроимпульсов, определении величины функций взаимной корреляции путем перемножения опорной М-последовательности синхроимпульсов и принятой М-последовательности и сравнении значений функций взаимной корреляции с заданным порогом, а также смещении опорной М-последовательности синхроимпульсов, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени поиска и вхождения в синхронизм в условиях неопределенности начальной фазы сигнала, при приеме непрерывно следующих n элементов М-последовательности радиочастотную фазоманипулированную псевдослучайную последовательность (ФМ ПСП) преобразуют некогерентно в две квадратурные видеочастотные составляющие, формируют дополнительную опорую М-последовательность синхроимпульсов, идентичную опорной М-последовательности синхроимпульсов, но задержанную на половину длительности символа ФМ ПСП, причем период повторения опорной и дополнительной опорной М-последовательностей синхроимпульсов равен длительности символа и производят амплитудно-временное квантование квадратурных видеочастотных составляющих опорными М-последовательностями синхроимпульсов, после определения величины функции взаимной корреляции для каждой квадратурной видеочастотной составляющей, и обнаруживают сигнал, соответствующий заданному критерию обнаружения, в момент обнаружения сигнала формируют два стробирующих импульса с периодом повторения, равным длительности ФМ ПСП, и смещенных друг относительно друга на половину длительности элемента М-последовательности, определяют временной интервал между стробирующим импульсом соответствующей квадратурной видеочастотной составляющей и моментом ее обнаружения, задерживают соответствующий стробирующий импульс на величину временного интервала, определяют знак значения функции взаимной корреляции и производят интегральное накопление значений функций взаимной корреляции соответствующей квадратурной видеочастотной составляющей за заданное число периодов ФМ ПСП, сравнивают накопленные значения функций взаимной корреляции соответствующей квадратурной видеочастотной составляющей с порогом и производят временную задержку опорной и дополнительной опорной М-последовательности синхроимпульсов на величину, пропорционально зависящую от накопленной величины функции взаимной корреляции.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3