Система для передачи дискретной информации

 

Система для передачи дискретной информации относится к технике связи. Система включает в передатчике последовательно соединенные антенну, буферную память, кодер, модуляторы, усилитель и антенну. К модулятору подключен генератор несущей частоты, а к модулятору - генератор псевдослучайных последовательностей, второй выход которого соединен через умножитель частоты и ключ с буферной памятью. Приемник включает последовательно соединенные антенну, усилитель, демодулятор, когерентный детектор, решающее устройство, декодер помехоустойчивого кода, приемник информации. К первому и второму входам демодулятора подключено устройство поиска и поддержания синхронизма, второй выход которого подключен через умножитель частоты и ключ к устройству цикловой синхронизации. Кроме того, между двумя входами когерентного детектора включено устройство восстановления несущей частоты. Изобретение позволяет сократить время передачи дискретной информации, упростить систему для передачи цифровой информации и повысить ее помехозащищенность. 1 ил.

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в системах с кодовым уплотнением сигналов в спутниковой связи. В радиолиниях для борьбы с многолучевостью и замиранием радиосигналов и для борьбы с воздействием преднамеренных помех.

Известна система передачи двоичных информационных сигналов по патенту США N 4229821, НКИ 375-53. Эта система содержит на передающей стороне источник информационных сигналов, генератор тактовой и несущей частот, модулирующий каскад, а на приемной стороне входной каскад, схему опорной несущей, схему демодуляции, схему выработки эталонного тактового сигнала, схему регенерации, логическую комбинационную схему. Недостатками такой системы являются относительная сложность, большое время вхождения в синхронизм, обусловленное необходимостью синхронизации несущей и тактовых частот.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является система передачи дискретной информации, описанная в J.K. Holmes. Coherent Spread Spectrum Systems. Krieger Publlshing Company. Malabar. Florida. 1990, p. 624.

Известная система содержит (см. приложение) в составе передатчика последовательно соединенные источник информации, кодер, первый и второй модуляторы, усилитель и антенну, при этом к первому модулятору подключен генератор несущей частоты, а ко второму модулятору подключен генератор псевдослучайных последовательностей (ПСП). Приемник системы включает последовательно соединенные антенну, усилитель, демодулятор, когерентный детектор, решающее устройство, декодер и приемник информации, причем между первым и вторым входами демодулятора включено устройство поиска и поддержания синхронизма, между первым и вторым входами когерентного детектора включено устройство восстановления и фазирования несущей, между первым и вторым входами решающего устройства включен выделитель тактовой частоты, второй выход которого через устройство цикловой синхронизации подключен к декодеру помехоустойчивого кода, вход которого дополнительно соединен с устройством цикловой синхронизации. Кодированный кодером сигнал осуществляет вначале модуляцию несущей частоты, затем подвергается модуляции элементарными импульсами (чипами) псевдослучайной последовательности, усиливается и излучается антенной. На приемной стороне принятый сигнал усиливается, поступает на устройство поиска и поддержания синхронизма между приемным и опорным сигналами ПСП. Устройства поиска и поддержания синхронизма ПСП широко известны (см. например, А.И. Алексеев, А. Г. Шереметьев, Г.И. Тузов, Б.И. Глазов, "Теория и применение псевдослучайных сигналов", изд-во "Наука", М. 1969, рис. 6.7, 6.8, 6.12 или "Шумоподобные сигналы в системах передачи информации" под ред. Пестрякова В. Б. М. Сов. радио, 1973, рис. 5.5.1, рис. 5.6.2) и, как правило, включают дискриминатор задержки, генератор ПСП и управляемый тактовый генератор. При достижении синхронизма по фазе опорная ПСП, получаемая от генератора ПСП устройства поиска и поддержания синхронизма ПСП, снимает в демодуляторе псевдослучайную модуляцию с принимаемого сигнала и восстановленный узкополосный сигнал подается на устройство восстановления и фазирования несущей и когерентный детектор, в котором производится когерентное детектирование принимаемого сигнала с помощью восстановленной несущей. Продетектированный сигнал подается на выделитель тактовой частоты (ВТЧ) и решающее устройство (РУ) для принятия решений о принимаемых сигналах в моменты, задаваемые тактовой синхронизацией с ВТЧ. С решающего устройства регенерированные сигналы поступают одновременно на устройство цикловой синхронизации и декодер помехоустойчивого кода, с которого информационные данные поступают к приемнику информации. Недостатками прототипа является большое время вхождения в синхронизм, обусловленное необходимостью последовательно осуществлять сначала синхронизацию по фазе ПСП, затем тактовую синхронизацию. Кроме того, точность тактовой синхронизации, осуществляемая ВТЧ, невысокая, требуется введение устройства ВТЧ на приеме.

Таким образом, задачей настоящего изобретения является создание системы для передачи дискретной информации, обладающей более высоким быстродействием при одновременном упрощении устройства.

Поставленная задача решается следующим образом.

В систему для передачи дискретной информации, содержащую в передатчике источник информации и последовательно соединенные кодер, первый и второй модуляторы, усилитель и антенну, а также генераторы несущей частоты и ПСП, подключенные к первому и второму модуляторам соответственно, а в приемнике - последовательно соединенные антенну, усилитель, демодулятор, когерентный детектор, решающее устройство, декодер помехоустойчивого кода и приемник информации и, кроме того, устройство поиска и поддержания синхронизма, включенное между первым и вторым входами демодулятора, блок восстановления несущей, включенный между первым и вторым входами когерентного детектора, устройство цикловой синхронизации, первый вход которого соединен с первым входом декодера помехоустойчивого кода, а выход со вторым входом декодера помехоустойчивого кода, дополнительно введены в передатчик второй выход от генератора ПСП в виде дешифратора начала ПСП, на котором появляются импульсы с периодом повторения ПСП, буферная память, умножитель частоты и ключ, причем буферная память включена между источником информации и кодером, а ее второй вход через ключ и умножитель частоты связан со вторым выходом генератора ПСП. В приемник дополнительно введены второй выход от генератора ПСП устройства поиска и поддержания синхронизма в виде дешифратора начала ПСП, на котором появляются импульсы с периодом повторения ПСП, умножитель частоты и ключ, при этом умножитель частоты включен между вторым выходом генератора ПСП устройства поиска и поддержания синхронизма и первым входом ключа, второй вход которого связан со вторым выходом генератора ПСП устройства поиска и поддержания синхронизма, а выход ключа связан со вторым входом решающего устройства и вторым входом устройства цикловой синхронизации. Как будет показано ниже, введение в состав системы вторых выходов генераторов ПСП, умножителей частоты и ключей позволит повысить ее быстродействие за счет исключения времени вхождения в синхронизм по тактовой частоте. Кроме того, так как из состава системы выведен выделитель тактовой частоты, который сложнее, чем вторые выходы генераторов ПСП, умножители и ключи, то упрощается конструкция системы. Дополнительный эффект состоит в повышении помехоустойчивости системы, так как в предлагаемой системе вид передаваемой информации не влияет на помехоустойчивость тактовой синхронизации.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена предлагаемая система для передачи дискретной информации. Система для передачи дискретных данных содержит в передатчике последовательно соединенные источник информации 1, буферную память 2, кодер 3, первый модулятор 4, второй модулятор 5, усилитель 6, антенну 7. К модулятору 5 подключен генератор ПСП 8, а к модулятору 4 подключен генератор несущей частоты 9. Второй выход генератора 8, выдающий периодическую последовательность импульсов начала ПСП, связан через умножитель частоты 10 и ключ 11 со вторым входом буферной памяти 2 и со вторым входом ключа 11. Приемник предлагаемой системы содержит последовательно соединенные антенну 12, усилитель 13, демодулятор 14, когерентный детектор 15, решающее устройство 16, декодер помехоустойчивого кода 17, получатель 18. Между первым входом и вторым входом демодулятора 14 включено устройства поиска и поддержания синхронизма 19, второй выход генератора ПСП которого, выдающий периодическую последовательность импульсов начала ПСП, через умножитель частоты 20 и ключ 21 связан со вторым входом устройства цикловой синхронизации 22, первый вход которого соединен с первым входом декодера помехоустойчивого кода, а выход со вторым входом декодера помехоустойчивого кода. Блок восстановления несущей частоты 23 включен между первым и вторым входами когерентного детектора 15.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

На передатчике информационные данные от источника информации 1 записываются в буферную память 2 со своей тактовой частотой с ее нестабильностями или принудительно с номинальной тактовой частотой при возможности осуществления противонаправленного стыка (см. например, ГОСТ 26886-86 "Стыки цифровых каналов передачи и групповых трактов первичной сети ЕАСС") от буферной памяти 2 к источнику информации 1. Списывание информации из буферной памяти 2 на кодер 3 осуществляется импульсами тактовой частоты f = 1/τ, где τ номинальная длительность информационного бита (без нестабильностей), поступающими от второго импульсного выхода генератора ПСП 8 на вход буферной памяти через умножитель частоты 10 и ключ 11 или, в частном случае, непосредственно через ключ 11. Период повторения ПСП выбирается равным T_псп= R·τ где R целое положительное число (R≥1). Коэффициент умножения умножителя равен R. Благодаря этому импульсы начала и конца периода ПСП, подаваемые с генератора ПСП 8 на входы умножителя 10 и ключа 11, всегда совпадают с фронтами информационных битов. Поэтому на приеме отпадает необходимость в специальном ВТЧ, так как его функцию выполняет устройства поиска и поддержания синхронизма ПСП 19 с добавочным выходом от генератора ПСП этого устройства и умножитель частоты 20 с ключом 21. Если R=1, то длительность ПСП в точности совпадает с длительностью информационного бита и надобность в умножителях частоты 11 и 20 отпадает. В этом случае генератор 8 ПСП соединен через ключ 11 с буферной памятью 2 напрямую, а устройство поиска и поддержания синхронизма 19 через ключ 21 напрямую соединено с устройством цикловой синхронизации 22. Если R>1, то благодаря умножению частоты импульсов в умножителях в R раз на выходе умножителей период повторения импульсов в точности равен длительности информационных битов. В этом случае генератор 8 ПСП соединен с буферной памятью через умножитель частоты 10 и ключ 11, а устройство поиска и поддержания синхронизма 19 соединено с устройством цикловой синхронизации 22 через умножитель частоты 20 и ключ 21. Далее кодированный сигнал модулируется вначале несущей частотой в модуляторе 4, а затем элементарными импульсами (чипами) ПСП с чиповой частотой f_ч=n·f·(1/R), n значность ПСП, в модуляторе 5 и после усиления в усилителе 6 излучается антенной 7. В приемнике сигнал от антенны 12 после усиления в усилителе 13 поступает на демодулятор 14 и устройство поиска и поддержания синхронизма 19, где осуществляется поиск и фазирование ПСП с точностью до длительности элементарного импульса (чипа) ПСП, что, как правило, составляет меньше 1% от длительности тактового интервала информации при значностях ПСП n≥127. Эта точность много выше точности выделения тактовой частоты в прототипе. Ввиду отсутствия в приемнике выделителя тактовой частоты по информационному сигналу время вхождения в синхронизм по тактовой частоте равно нулю, т.е. первый продетектированный информационный бит на решающем устройстве 16 уже имеет тактовую синхронизацию. Это означает, что тактовая синхронизация осуществляется одновременно с синхронизацией по ПСП и не требует дополнительного времени, как в прототипе. После когерентного детектирования в когерентном детекторе 15 сигнал поступает на решающее устройство 16, где он интегрируется от начала до конца бита и путем сброса напряжения интегратора определяется вид бита информации. Далее выделенная в декодере 17 информация поступает на приемник информации 18.

Изобретение может быть реализовано на существующей элементной базе по типовым технологиям.

Использование изобретения позволит осуществлять передачу дискретной информации с высоким быстродействием и помехоустойчивостью, при этом сама система для передачи информации проще по отношению к прототипу.

Формула изобретения

Система для передачи дискретной информации, содержащая на передающей стороне источник информации и последовательно соединенные кодер, первый, второй модуляторы, усилитель и антенну, а также генератор несущей частоты, подключенный к второму входу первого модулятора, и генератор псевдослучайной последовательности, подключенный к второму входу второго модулятора, на приемной стороне содержащая последовательно соединенные антенну, усилитель демодулятор, когерентный детектор, решающий блок, декодер помехоустойчивого кода и приемник информации, блок поиска и поддержания синхронизма, включенный между первым и вторым входами демодулятора, блок восстановления несущей частоты, включенный между первым и вторым входами когерентного детектора, блок цикловой синхронизации, включенный между первым и вторым входами декодера помехоустойчивого кода, отличающаяся тем, что на передающей стороне введены последовательно соединенные умножитель частоты, ключ и блок буферной памяти, второй вход которого соединен с выходом источника информации, а выход соединен с входом кодера, вход умножителя частоты и второй вход ключа соединены с вторым импульсным выходом генератора псевдослучайной последовательности, на приемной стороне введены умножитель частоты и ключ, причем второй импульсный выход блока поиска и поддержания синхронизма соединен с входом умножителя с вторым входом ключа, выход которого соединен с входами решающего блока и блока цикловой синхронизации.

РИСУНКИ

Рисунок 1