Способ установления битовой синхронизации псевдослучайных последовательностей с использованием принципов декодирования



Способ установления битовой синхронизации псевдослучайных последовательностей с использованием принципов декодирования
Способ установления битовой синхронизации псевдослучайных последовательностей с использованием принципов декодирования

 


Владельцы патента RU 2636094:

Публичное акционерное общество "Российский институт мощного радиостроения" (ПАО "РИМР") (RU)

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в системах передачи данных. Техническим результатом является уменьшение времени на установление битовой синхронизации между принимаемой псевдослучайной последовательностью и последовательностью, вырабатываемой в приемнике, при наличии ошибок в принимаемой последовательности, а также сокращение объема вычислений. Предложен способ установления битовой синхронизации псевдослучайных последовательностей с использованием принципов декодирования. Согласно способу по принятой пилотной последовательности длины n, являющейся отрезком псевдослучайной последовательности длины N, причем n<<N, устанавливают синхронизацию между всей принимаемой псевдослучайной последовательностью и вырабатываемой на приемной стороне псевдослучайной последовательностью. При этом из принятой пилотной последовательности выбирают фрагмент длиной m, на основе которого генерируют последовательность длиной n, которую сравнивают с принятой пилотной последовательностью путем подсчета количества несовпадений. Далее принятую пилотную последовательность длиной n умножают на проверочную матрицу. 1 ил.

 

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в системах передачи данных для установления синхронизации псевдослучайных последовательностей (ПСП) большой длины по малому фрагменту этой последовательности (пилотному), принятому из канала связи и возможно содержащему некоторое количество ошибочных символов.

Аналогом данного изобретения является способ, описанный в статье [Калугин Е. Поиск и синхронизация псевдослучайных последовательностей. Современная электроника №9, 2009. С. 30-32]. Процесс установления синхронизации заключается в определении величины сдвига принимаемой последовательности относительно опорной. Опорной последовательностью является та же последовательность, вырабатываемая на приемной стороне и сдвинутая на некоторое количество разрядов. После суммирования входной и опорной последовательностей по закону «исключающее ИЛИ» результат поступает на детекторы определенных специфичных для данной последовательности комбинаций. При срабатывании детектора логическое устройство, по данным счетчика, определяет на каком такте появилась комбинация и на какое количество разрядов необходимо сдвинуть опорную последовательность для достижения полного совпадения опорной и принимаемой последовательностей.

Существенный недостаток такого способа заключается в том, что при наличии хотя бы одной ошибки в принимаемой пилотной последовательности установить точную синхронизацию невозможно, т.к. в этом случае будет может будет установлена ложная синхронизация

Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ установления синхронизации псевдослучайных последовательностей, описанный в патенте РФ №2542900 от 27.02.2015 и принятый за прототип. Способ установления синхронизации псевдослучайных последовательностей состоит в том, что по принятой пилотной последовательности длины n, являющейся отрезком псевдослучайной последовательности длины N, причем n<<N, устанавливается синхронизация между всей принимаемой псевдослучайной последовательностью и вырабатываемой на приемной стороне псевдослучайной последовательностью, при этом из принятой пилотной последовательности выбирается фрагмент длиной m, на основе которого генерируется последовательность длиной n, которая сравнивается с принятой пилотной последовательностью путем подсчета количества несовпадений, и в случае количества несовпадений менее заданного порога r синхронизация считается установленной, при большем количестве несовпадений из пилотной последовательности выбирается другой фрагмент длиной m, после чего вновь осуществляется проверка на установление синхронизации, состоящая в генерировании последовательности длиной n, сравнении ее с принятой пилотной последовательностью, подсчета количества несовпадений и сравнении полученного количества несовпадений с пороговым значением r, если после перебора всех фрагментов длиной m из принятой пилотной последовательности синхронизация не установлена, то из принятой пилотной последовательности осуществляется перебор всех возможных фрагментов длиной m с последовательным инвертированием по одному биту всех бит в выбранном фрагменте и последующей проверкой на установление синхронизации после каждой процедуры инвертирования, если после перебора всех фрагментов с последовательным инвертированием по одному биту всех бит в каждом выбранном фрагменте синхронизация не установлена, то из принятой пилотной последовательности осуществляется перебор всех возможных фрагментов длиной m с последовательным инвертированием по два бита всех бит в выбранном фрагменте и последующей проверкой на установление синхронизации после каждой процедуры инвертирования.

Недостатком прототипа является большой объем вычислений при последовательной пробной инверсии одного или двух бит, генерации каждый раз пилотной последовательности длины n и сравнении ее с принятой пилотной последовательностью.

Целью изобретения является уменьшение времени на установление битовой синхронизации между принимаемой псевдослучайной последовательностью и последовательностью, вырабатываемой в приемнике, при наличии ошибок в принимаемой последовательности, а также уменьшение объема вычислений.

Поставленная цель достигается тем, что способ установления битовой синхронизации псевдослучайных последовательностей с использованием принципов декодирования заключается в том, что по принятой пилотной последовательности длины n, являющейся отрезком псевдослучайной последовательности длины N, причем n<<N, устанавливают синхронизацию между всей принимаемой псевдослучайной последовательностью и вырабатываемой на приемной стороне псевдослучайной последовательностью, при этом из принятой пилотной последовательности выбирают фрагмент длиной m, на основе которого генерируют последовательность длиной n, которую сравнивают с принятой пилотной последовательностью путем подсчета количества несовпадений, при этом принятую пилотную последовательность длиной n умножают на проверочную матрицу H, полученную следующим образом: H=[-GpT|E], где E - единичная матрица размерностью (n-m)×(n-m), Gp - матрица, полученная на основе порождающего полинома ПСП, являющаяся фрагментом порождающей матрицы в систематическом виде G=[E|Gp], где Е - единичная матрица размерностью m×m, в результате чего получают вектор синдрома, на основе которого корректируют ошибки во фрагменте пилотной последовательности длиной m, затем на основе откорректированного фрагмента пилотной последовательности длиной m генерируют последовательность длиной n и сравнивают ее с принятой пилотной последовательностью путем подсчета количества несовпадений, после чего сравнивают полученное количество несовпадений с пороговым значением r и принимают решение об установлении синхронизации, если полученное количество несовпадений меньше порога r, или не установлении синхронизации, если полученное количество несовпадений больше порога r, при этом пороговое значение r выбирают исходя из того, что r<t, где t - исправляющая способность кода, а также допустимого значения вероятности ложной синхронизации.

На фиг. 1 представлена структурная схема способа установления битовой синхронизации псевдослучайных последовательностей с использованием принципов декодирования. Она содержит:

1 - блок умножения на проверочную матрицу;

2 - блок коррекции ошибок;

3 - генератор ПСП;

4 - блок сравнения;

5 - решающее устройство.

Работа способа осуществляется следующим образом.

На входе принимают пилотную последовательность длины n, которая является отрезком ПСП длины N, причем n<<N. При этом в принятой пилотной последовательности могут содержаться ошибки. Для коррекции ошибок в описываемом способе предлагается воспользоваться аппаратом помехоустойчивого кодирования. Как известно из [Алексеев А.И., Шереметьев А.Г., Тузов Г.И., Глазов Б.И. Теория и применения псевдослучайных сигналов. М.: Наука, 1969, с. 47-84], имея любой фрагмент ПСП длиной m бит можно сгенерировать как всю ПСП длиной N=2m-1, так и некоторый ее участок длиной n<<N. Будем считать, что m<n, и в n битах присутствует фрагмент длиной m. Это можно представить в матричной форме следующим образом:

β1,n1,m⋅G,

где β1,m - вектор строка, фрагмент ПСП длиной m бит; β1,n - вектор строка, участок ПСП длиной n бит; G - порождающая матрица размерностью m×n в систематическом виде, т.е.:

G=[E|Gp],

где Е - единичная матрица размерностью m×m т, Gp - матрица, полученная на основе порождающего полинома ПСП, причем первый ее столбец есть порождающий полином: Gp,1=[α1 α2 … αm]Тk - элементы полинома), а последующие столбцы Gp,k=[gk,1 gk,2 … gk,m]T образуются из элементов gk,j=gk-1,j⋅g1,j+gk-1,j+1 для j=1…m-1 и gk,m=gk-1,m⋅g1,m.

На основе порождающей матрицы можно получить проверочную матрицу, как описано, например, в [Кларк Дж., Кейн Дж. Кодирование с исправлением ошибок в системах цифровой связи. М.: Радио и связь, 1987, с. 61] следующим образом:

H=[-GpT|E],

где Е - единичная матрица размерностью (n-m)×(n-m).

Таким образом, поступившую пилотную последовательность длины n умножают на проверочную матрицу Н, получая вектор синдрома, однозначно указывающий ошибочные биты при условии, что количество ошибочных бит меньше исправляющей способности кода.

На основе полученного вектора синдрома в принятой пилотной последовательности корректируют ошибки (если они имеются) в фрагменте длиной m. Исправленный фрагмент длиной m передают на генератор ПСП, получают последовательность длиной n бит, которую затем сравнивают с пилотной последовательностью путем подсчета количества несовпадений.

Затем полученное количество несовпадений сравнивают в решающем устройстве с пороговым значением r и принимают решение об установлении (полученное количество несовпадений меньше порога) или не установлении (полученное количество несовпадений больше порога) синхронизации.

Пороговое значение r выбирают заранее исходя из следующего:

1) r<t, где t - исправляющая способность кода;

2) допустимое значение вероятности ложной синхронизации.

Техническим результатом является уменьшение времени на установление битовой синхронизации между принимаемой псевдослучайной последовательностью и последовательностью, вырабатываемой в приемнике, при наличии ошибок в принимаемой последовательности, достигаемое за счет уменьшения объема вычислений.

Так в прототипе требуется поочередно генерировать пилотную последовательность длины n и сравнивать ее с принятой пилотной последовательностью раз. Здесь - число сочетаний из m по 2. В предлагаемом способе требуется лишь один раз генерировать пилотную последовательность длины n и сравнить ее с принятой пилотной последовательностью.

Способ установления битовой синхронизации псевдослучайных последовательностей с использованием принципов декодирования, заключающийся в том, что по принятой пилотной последовательности длины n, являющейся отрезком псевдослучайной последовательности длины N, причем n<<N, устанавливают синхронизацию между всей принимаемой псевдослучайной последовательностью и вырабатываемой на приемной стороне псевдослучайной последовательностью, при этом из принятой пилотной последовательности выбирают фрагмент длиной m, на основе которого генерируют последовательность длиной n, которую сравнивают с принятой пилотной последовательностью путем подсчета количества несовпадений, отличающийся тем, что принятую пилотную последовательность длиной n умножают на проверочную матрицу H, полученную следующим образом: H=[-GpT|Е], где Е - единичная матрица размерностью (n-m)×(n-m), Gp - матрица, полученная на основе порождающего полинома ПСП, являющаяся фрагментом порождающей матрицы в систематическом виде G=[E|Gp], где Е - единичная матрица размерностью m×m, в результате чего получают вектор синдрома, на основе которого корректируют ошибки во фрагменте пилотной последовательности длиной m, затем на основе откорректированного фрагмента пилотной последовательности длиной m генерируют последовательность длиной n и сравнивают ее с принятой пилотной последовательностью путем подсчета количества несовпадений, после чего сравнивают полученное количество несовпадений с пороговым значением r и принимают решение об установлении синхронизации, если полученное количество несовпадений меньше порога r, или не установлении синхронизации, если полученное количество несовпадений больше порога r, при этом пороговое значение r выбирают исходя из того, что r<t, где t - исправляющая способность кода, а также допустимого значения вероятности ложной синхронизации.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области бортовых аварийных регистраторов. Технический результат – повышение эксплуатационной надежности за счет обеспечения сохранения максимально возможных по объему записанных в памяти данных в случае потери работоспособности регистратора.

Изобретение относится к области удаленной связи с устройствами в общем, и в частности - к системам для предоставления удаленного управления устройством через веб-браузер.

Изобретение относится к технике радиосвязи и может быть использовано в системах передачи информации. Достигаемый технический результат - повышение помехоустойчивости формируемых сигналов.

Настоящее изобретение относится к области радиотехники, а именно к способам формирования радиосигналов со спектрально-эффективными видами модуляции (FBPSK, T-OQPSK, FQPSK, GMSK, FQAM), которые широко применяются при организации космических радиолиний управления и передачи информации.

Изобретение относится к области кодирования дискретной информации и может быть использовано для передачи информации. Техническим результатом является повышение достоверности передачи информации.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в узлах коммутации сообщений сети передачи данных автоматизированной системы управления при управлении передачей данных по широковещательному многоточечному радиоканалу.

Изобретение относится к области связи. Технический результат заключается в том, что время между главным блоком и сервером тактовой синхронизации синхронизируется так, что обеспечивается большая гибкость и удобство при выборе местоположения главного блока системы, и устройства упрощаются, а затраты могут быть снижены.

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в системах передачи данных. Технический результат - быстрое установление синхронизации псевдослучайных последовательностей при малой вероятности ложной синхронизации при наличии ошибок в принятой последовательности.

Изобретение относится к средствам формирования сигналов квадратурной амплитудной манипуляции (КАМ), применяемых на линиях многоканальной цифровой связи. Технический результат заключается в снижении величины средней мощности за счет уменьшения различий амплитудных значений векторов сигнальных созвездий и установления их максимальной величины, равной исходному амплитудному значению напряжения синфазной составляющей (СС) u → и с х I и квадратурной составляющей (КС) u → и с х Q .

Изобретение относится к способам приемопередачи дискретной (цифровой) информации и может быть использовано в технике электрорадиосвязи, телеметрии, радиогидролокации и в других областях.

Изобретение относится к радиосвязи и может быть использовано в системах передачи данных, использующих фазоманипулированные сигналы, без введения избыточности, для поддержания тактовой синхронизации для сигналов с фазовой манипуляцией (ФМн) или квадратурно-амплитудной модуляцией (КАМ), в кодовых конструкциях которых используются блоковые помехоустойчивые коды.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к радиоэлектронике, и может быть использовано в приемо-передающих устройствах и системах связи, измерительной аппаратуре для моделирования систем синхронизации импульсных генераторов и при проектировании различных типов систем фазовой синхронизации.

Настоящее изобретение относится к системе беспроводной связи и предназначено для определения сдвига временной синхронизации между базовыми радиостанциями. Технический результат - повышение точности временной синхронизации.

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в системах передачи данных. Технический результат - быстрое установление синхронизации псевдослучайных последовательностей при малой вероятности ложной синхронизации при наличии ошибок в принятой последовательности.

Изобретение относится к области радиосвязи, а именно к области систем радиосвязи с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты. Технический результат - повышение точности синхронизации.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в приемо-передающей аппаратуре, измерительной технике, для аналогового и цифрового моделирования систем цифровой связи.

Изобретение относится к области цифровой техники и может быть использовано при создании высокоскоростных демультиплексоров цифровых потоков. Технический результат - увеличение пропускной способности при сохранении возможности адаптации под произвольную структуру входного сигнала.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к устройствам синхронизации приемника с передатчиком, и может использоваться в приемных устройствах. Технический результат - повышение быстродействия. Устройство содержит: демодулятор (1), дифференцирующую цепь (2), источник постоянного тока (3), ключ (4), колебательный контур (5), пороговый блок (6), формирователь строб-импульсов (7), блок регистрации (8).

Изобретение относится к системам приема, выполненным с возможностью поиска оптимальных коэффициентов передачи цепи обратной связи, и предназначено для синхронизации принятых сигналов.

Изобретение относится к системе сотовой связи. Технический результат - повышение точности обнаружения канала синхронизации.
Наверх