Способ автокорреляционного приема шумоподобных сигналов

 

Изобретение используются в радиотехнике, в частности, для приема широкополосных сигналов и в устройствах синхронизации. Способ автокорреляционного приема шумоподобных сигналов заключается в перемножении принимаемого сигнала с опорным сигналом и интегрировании полученного произведения, при этом опорный сигнал формируют путем попарного перемножения задержанных элементов принятого сигнала и полученных произведений, задержка элементов принятого сигнала осуществляется на интервалы времени, кратные тактовому периоду, и коэффициенты кратности соответствуют суммируемым разрядам в рекуррентном соотношении, а каждое задержанное значение или полученное произведение используется в качестве сомножителя только один раз. Изобретение позволяет обеспечить прием шумоподобных сигналов с известным рекуррентным соотношением, в чем и состоит технический результат, достигаемый при его реализации.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в цифровых системах связи, в частности, для приема широкополосных сигналов и в устройствах синхронизации.

Цель изобретения - обеспечение приема шумоподобных сигналов с известным рекуррентным соотношением.

Сущность способа автокорреляционного приема шумоподобных сигналов заключается в следующем.

Предположим, что принимаемая псевдослучайная последовательность (ПСП) создается на основе рекуррентного соотношения: x_i= x^⊕_i-5x^⊕_i-4x_i-3. Соответствующая ПСП содержит 14 элементов и имеет вид 00001001111011. При передаче по каналу связи такой последовательности модулируют несущую (модулированную передаваемым сообщением или немодулированную). Модуляция несущей такой ПСП создает широкополостность, т.е. расширяет полосу частот сигнала. При приеме нужно устранить широкополосную модуляцию. Устранить широкополосную модуляцию можно до детектора (демодулятора) - для этого нужно обеспечить постоянство модулированного параметра на всей протяженности ПСП, либо после детектора - в этом случае нужно выделенную детектором ПСП в виде посылок постоянного тока преобразовать в постоянное напряжение, используя для перемножения символов операцию суммирования по модулю 2. При устранении широкополосной модуляции после детектора согласно данному способу нужно перемножить символы: 1-й - задержанный на 5 тактов, 2-й - задержанный на 4 такта и 3-й - задержанный на 3 такта. Такое перемножение (для данного примера 0+0+0) дает значение 6-го символа (0). В следующий тактовый интервал времени перемножаются 2-й, 3-й и 4-й символы (0+0+0) и дают значения 7-го символа (0). Затем перемножаются 3-й, 4-й и 5-й символы (0+0+1) и дает значение 8-го символа (1) и т.д.

Сопоставление получающегося в результате перемножения i-го символа с i-м символом исходной последовательности показывает их совпадение. Перемножение полученной последовательности с входной при выполнении операции сверстки дает на каждом такте символ 0, так как перемножаемые символы совпадают. Таким образом, действие широкополосной модуляции на выходе не появляется, т. е. происходит устранение широкополосной модуляции. Если же модуляция осуществлялась ПСП, не соответствующая данному рекуррентному соотношению, то после последнего перемножения вместо постоянного напряжения получим некоторую случайную последовательность; устранения широкополосной модуляции в этом случае не происходит.

Рассмотрим процесс устранения широкополосной модуляции до детектора. Допустим, что широкополосность вводилась за счет фазовой модуляции несущей ПСП ранее рассмотренного вида. Тогда символ 1 будет соответствовать высокочастотная посылка x₁= cosωt, а символ 0 - посылка x₀= cos(ωt+π). Перемножение символов в соответствии с рекуррентным соотношением дает в данном случае составляющие с частотами ω и 3ω, причем фазы этих составляющих совпадают с фазами соответствующих (по номеру) посылок входного сигнала. Действительно, перемножая 1-ю, 2-ю и 3-ю посылки получим 6-ю посылку x₆= 1/4cos3ωt+3/4cosωt. Такой же вид будет иметь посылка x₇. Далее для 8-й, 9-й и 10-й посылок получим x_8,9,10= 1/4cos(3ωt+π)+3/4cos(ωt+π). После попарного перемножения выполняется операция перемножения полученных колебаний с входными, при этом для любых символов получим x_i= 1/8cos4ωt+1/2cos2ωt+3/8. Операция интегрирования, которую можно реализовать в виде узкополосного полосового фильтра, настроенного на частоту 2ω или 4ω, или в виде фильтра нижних частот, выделяющего постоянную составляющую x_i, позволяет выделить любую из этих составляющих, т. е. напряжение, не имеющее изменений по закону ПСП; таким образом произошло устранение широкополосной модуляции, интегрирование обеспечивает не только выделение составляющей с желаемой частотой, но и сглаживание амплитудных изменений.

При нечетном числе попарных перемножений (что соответствует рекуррентному соотношению с нечетным числом операций) отмеченная закономерность сохраняется: после умножения сигнала, полученного после попарного перемножения задержанных значений входного сигнала, не соответствующие посылки входного сигнала получим напряжение, содержащее нечетные гармоники частоты входного сигнала, причем все они не имеют широкополосной модуляции. Например, используя ПСП с рекуррентным соотношением x_i= x^⊕_i-5x_i-3, получим ПСП вида 0000100101100111110; модулируя этой ПСП несущую по фазе, получим широкополосный высокочастотный сигнал. Для устранения широкополосности в приемнике нужно осуществлять одно перемножение посылок, задержанных на три и на пять тактов, при этом получим посылки двух видов: x₀= 1/2(cos2ωt+1) - соответствуют символам "0" модулирующей ПСП, и x₁= 1/2[cos(2ωt+π-1)] соответствуют символам "1". После перемножения полученных посылок на соответствующие элементы входного сигнала (т.е. на cosωt или на cos(ωt+π) получим посылки одного вида x_i= 1/4cos3ωt+3/4cosωt. Одна из этих составляющих выделяется с помощью операции интегрирования (узкополосной фильтрацией). В результате получим напряжение, не имеющее широкополосной модуляции.

Такой же результат получается при использовании частотной модуляции несущей.

Формула изобретения

Способ автокорреляционного приема шумоподобных сигналов, заключающийся в перемножении принимаемого сигнала с опорным сигналом и интегрировании полученного произведения, отличающийся тем, что, с целью обеспечения приема шумоподобных сигналов с известным рекуррентным соотношением, опорный сигнал формируют путем попарного перемножения задержанных элементов принятого сигнала и полученных произведений, причем задержка элементов принятого сигнала осуществляется на интервалы времени, кратные тактовому периоду, и коэффициенты кратности соответствуют суммируемым разрядам в рекуррентном соотношении, а каждое задержанное значение или полученное произведение используется в качестве сомножителя только один раз.