Система связи на основе шумоподобных сигналов

 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к системам радиосвязи, использующим широкополосные сигналы. Техническим результатом предлагаемой системы связи на основе шумоподобных сигналов является расширение функциональных возможностей и помехоустойчивости систем связи на основе шумоподобных сигналов. Данный технический результат достигается тем, что на передающей стороне введен синтезатор частот, первый выход которого соединен с первым входом формирователя ортогональной ПСП и с первым входом генератора ПСП, второй выход - со вторым входом первого умножителя, третий выход - с первым входом фазоманипулятора, на приемной стороне введены полосовой фильтр, выход которого подключен к входу усилителя высокой частоты (УВЧ), и второй тракт промежуточной частоты (ТПЧ). Выход УВЧ подключен к первому входу блока компенсации помех. Выход первого умножителя приемной стороны соединен с первым входом смесителя первого ТПЧ, выход второго умножителя приемной стороны - с первым входом смесителя второго ТПЧ, а выходы усилителей промежуточной частоты первого и второго тракта - соответственно с первыми и вторыми входами устройства синхронизации и фазового детектора. Выход устройства синхронизации подключен к входу синтезатора частот, первый выход которого соединен с вторым входом смесителя первого тракта промежуточной частоты, второй выход - с вторым входом смесителя второго тракта промежуточной частоты, третий выход - с вторыми входами формирователя ортогональной ПСП и генератора опорной ПСП, второй выход генератора опорной ПСП подключен ко второму входу блока компенсации помех. Предложена структурная схема блока компенсации помех. 3 ил.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к системам радиосвязи, использующим широкополосные сигналы.

Известна система связи с широкополосными фазоманипулированными сигналами, в которой отсутствуют специальные меры подавления преднамеренных и непреднамеренных помех (Патент РФ N 2113762, МПК H 04 B 1/10, 1995).

Известна система связи на основе широкополосных сигналов, в которой обеспечивается повышение помехоустойчивости к узкополосным помехам (УП), частоты которых занимают определенное положение по отношению к центральной частоте широкополосного сигнала (Патент РФ N 2001528, МПК H 04 B 1/10, 1992).

Наиболее близким по технической сущности решением предлагаемому изобретению является система связи с широкополосными сигналами (Патент РФ N 2115236, МПК H 04 B 1/10, 1995), содержащая передающую и приемную части. На передающей стороне расположен генератор несущей и тактовой частот, один выход которого соединен с входом формирователя ортогональной псевдослучайной последовательности (ПСП) и с входом генератора ПСП, вторые входы формирователя ортогональной ПСП и генератора ПСП соединены с выходами устройства фазирования. Выход формирователя ортогональной ПСП соединен с первым входом первого умножителя, выход которого подключен к первому входу сумматора. Выход генератора ПСП соединен с первым входом второго умножителя, выход которого подключен ко второму входу сумматора. Второй выход генератора несущей и тактовой частот через фазовращатель на 90^o соединен со вторым входом первого умножителя, а через фазовый манипулятор - со вторым входом второго умножителя. На приемной стороне расположены усилитель высокой частоты (УВЧ), выход которого через элемент задержки и блок компенсации помех подключен соответственно к первому и второму входам коммутатора, выход которого соединен с первым входом тракта промежуточной частоты. Выход синтезатора частот соединен со вторым входом тракта промежуточной частоты, содержащим смеситель и усилитель промежуточной частоты. Другой выход синтезатора частот соединен через формирователь опорного сигнала с входом блока компенсации помех. Выходы устройства фазирования соединены с входом формирователя ортогональной ПСП и с входом генератора опорной ПСП. Выход тракта промежуточной частоты соединен с входом устройства синхронизации и с первыми входами первого и второго умножителей соответственно. Вторые входы умножителей подключены к выходам формирователя ортогональной ПСП и генератора опорной ПСП соответственно. Выход первого умножителя через первый полосовой фильтр соединен с первым входом фазового детектора, выход второго умножителя через второй полосовой фильтр - со вторым входом фазового детектора. Выход устройства синхронизации соединен с входом формирователя ортогональной ПСП, с входом генератора опорной ПСП и с третьим входом коммутатора. Выход генератора опорной ПСП также соединен через элемент задержки с входом формирователя опорного сигнала. Формирователь опорного сигнала состоит из двух умножителей, входы одного из них подключены соответственно к синтезатору частот и через элемент задержки к формирователю ортогональной ПСП, другого - к синтезатору частот и через элемент задержки к генератору опорной ПСП, и сумматора, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам умножителей формирователя опорного сигнала. В блоке компенсации помех выход УВЧ подключен через первый элемент задержки блока к первому входу вычитающего устройства (вычитателя), выход которого соединен с входом коммутатора, и к первому входу умножителя блока, второй вход которого соединен с выходом формирователя опорного сигнала, а выход соединен через режекторный фильтр с первым входом другого умножителя блока, второй вход которого соединен через второй элемент задержки с выходом формирователя опорного сигнала, а выход через аттенюатор - со вторым входом вычитающего устройства.

Недостатками данной системы связи с широкополосными сигналами являются: - малые функциональные возможности вследствие ограничений, накладываемых корреляционной обработкой на промежуточной частоте на величину базы шумоподобного сигнала (ШПС); - низкая устойчивость к узкополосным помехам из-за отсутствия компенсации широкополосной составляющей, возникающей в результате прохождения фазоманипулированной помехи через режекторный фильтр.

Техническим результатом предлагаемой системы связи на основе шумоподобных сигналов является устранение недостатков, присущих известным системам, за счет снятия ограничений на увеличение базы ШПС и максимальной компенсации узкополосных помех, что способствует повышению скрытности систем связи и повышению помехоустойчивости.

Данный технический результат достигается тем, что на передающей стороне введен синтезатор частот, первый выход которого соединен с первым входом формирователя ортогональной ПСП и с первым входом генератора ПСП, второй выход - со вторым входом первого умножителя, третий выход - с первым входом фазоманипулятора, а на приемной стороне введены полосовой фильтр, выход которого подключен к входу усилителя высокой частоты, второй тракт промежуточной частоты, причем выход усилителя высокой частоты соединен в блоке компенсации помех с входами первого и второго элементов задержки и с первым входом первого умножителя блока компенсации помех, первый элемент задержки блока компенсации помех подключен к первому входу первого вычитающего устройства, выход которого соединен с первыми входами первого и второго умножителей приемной стороны, второй элемент задержки блока компенсации помех подключен к первому входу второго вычитающего устройства, выход которого соединен через третий элемент задержки с первым входом третьего вычитающего устройства, выход которого подключен через первый регулируемый фазовращатель, первый усилитель с регулируемым коэффициентом усиления ко второму входу первого вычитающего устройства, выход второго вычитающего устройства также соединен через первый полосовой фильтр и второй регулируемый фазовращатель с первым входом второго умножителя блока компенсации помех, выход которого через второй усилитель с регулируемым коэффициентом усиления подключен ко второму входу третьего вычитающего устройства, первый умножитель блока компенсации помех соединен через второй полосовой фильтр с первым входом третьего умножителя блока компенсации помех, выход которого через третий регулируемый фазовращатель и третий усилитель с регулируемым усилителем подключен ко второму входу второго вычитающего устройства, выход первого умножителя приемной стороны соединен с первым входом смесителя первого тракта промежуточной частоты, выход второго умножителя приемной стороны - с первым входом смесителя второго тракта промежуточной частоты, а выходы усилителей промежуточной частоты первого и второго тракта - соответственно с первыми и вторыми входами устройства синхронизации и фазового детектора, выход устройства синхронизации подключен к входу синтезатора частот, первый выход которого соединен с вторым входом смесителя первого тракта промежуточной частоты, второй выход - с вторым входом смесителя второго тракта промежуточной частоты, третий выход - с вторыми входами формирователя ортогональной ПСП и генератора опорной ПСП, второй выход генератора опорной ПСП подключен ко второму входу блока компенсации помех, в котором соединен со вторым входом первого умножителя, с входом четвертого элемента задержки блока компенсации помех, выход которого подключен к третьему умножителю, и с входом пятого элемента задержки, выход которого подключен ко второму умножителю блока компенсации помех.

На фиг. 1 представлена структурная схема передающей стороны системы связи.

На фиг. 2 представлена структурная схема приемной стороны системы связи.

На фиг. 3 представлена структурная схема блока компенсации помех.

На передающей стороне системы связи (см. фиг. 1) первый выход синтезатора частот 1 соединен с первым входом формирователя ортогональной ПСП 2 и с первым входом генератора ПСП 3, второй выход - со вторым входом первого умножителя 4, третий выход - с первым входом фазоманипулятора 5, выход которого подключен ко второму входу второго умножителя 6. Вторые входы формирователя ортогональной ПСП 2 и генератора ПСП 3 соединены с выходами устройства фазирования 7. Выход формирователя ортогональной ПСП 2 соединен с первым входом первого умножителя 4, выход которого подключен к первому входу сумматора 8. Выход генератора ПСП 3 соединен с первым входом второго умножителя 6, выход которого соединен со вторым входом сумматора 8.

На приемной стороне (см. фиг. 2) выход полосового фильтра 9 соединен с входом УВЧ 10, выход которого через блок компенсации помех 11 соединен с первым входом первого умножителя 12 и с первым входом второго умножителя 13 приемной стороны. Второй вход первого умножителя 12 соединен через первый элемент задержки 14 приемной стороны с выходом формирователя ортогональной ПСП 15, а выход первого умножителя 12 подключен к первому входу смесителя 16, выход которого через усилитель промежуточной частоты 17 первого тракта промежуточной частоты 18 соединен с первым входом устройства синхронизации 19 и первым входом фазового детектора 20. Второй вход второго умножителя 13 соединен через второй элемент задержки 21 приемной стороны с первым выходом генератора опорной ПСП 22, а выход второго умножителя 13 подключен к первому входу смесителя 24, выход которого через усилитель промежуточной частоты 25 второго тракта промежуточной частоты 26 соединен с вторыми входами устройства синхронизации 19 и фазового детектора 20. Выход устройства синхронизации 19 соединен с входом синтезатора частот 27, первый и второй выходы которого соединены соответственно с вторыми входами смесителей 16 и 24, а третий выход - с вторыми входами формирователя ортогональной ПСП 15 и генератора опорной ПСП 22. Вторые входы формирователя ортогональной ПСП 15 и генератора опорной ПСП 22 соединены с выходами устройства фазирования 28. Второй выход генератора опорной ПСП 22 соединен с вторым входом блока компенсации помех 11.

Выход УВЧ 10 в блоке компенсации помех 11 соединен (см. фиг. 3) с входом первого элемента задержки 29, с входом второго элемента задержки 30 и с первым входом первого умножителя 31 блока. Первый элемент задержки 29 блока компенсации помех подключен к первому входу первого вычитающего устройства 32, выход которого соединен с первыми входами первого и второго умножителей 12 и 13 приемной стороны. Второй элемент задержки 30 блока компенсации помех подключен к первому входу второго вычитающего устройства 33, выход которого через третий элемент задержки 34 соединен с первым входом третьего вычитающего устройства 35, выход которого через первый регулируемый фазовращатель 36, первый усилитель с регулируемым коэффициентом усиления 37 подключен к второму входу первого вычитающего устройства 32, и через первый полосовой фильтр 38, второй регулируемый фазовращатель 39 - с первым входом второго умножителя 40 блока компенсации помех, выход которого через второй усилитель с регулируемым коэффициентом усиления 41 подключен ко второму входу третьего вычитающего устройства 35. Первый умножитель 31 блока компенсации помех соединен через второй полосовой фильтр 42 с первым входом третьего умножителя 43 блока, выход которого через третий регулируемый фазовращатель 44 и третий усилитель с регулируемым коэффициентом усиления 45 подключен ко второму входу второго вычитающего устройства 33. Выход генератора опорной ПСП 22 подключен ко второму входу блока компенсации помех 11, который соединен с вторым входом первого умножителя 31 блока компенсации помех, а через четвертый элемент задержки 46 подключен ко второму входу третьего умножителя 43 и через пятый элемент задержки 47 - ко второму входу второго умножителя 40 блока компенсации помех.

Система связи на основе шумоподобных сигналов работает следующим образом.

На передающей стороне синтезатор частот 1 формирует синусную и косинусную составляющие одной из несущих частот и тактовую частоту для формирования ПСП, расширяющих спектр сигнала. С выхода синтезатора частот 1 сигналы тактовой частоты подаются на формирователь ортогональной ПСП 2 и генератор ПСП 3, которые вырабатывают две ортогональные ПСП, фазировка которых осуществляется за счет устройства фазирования 7. С формирователя ортогональной ПСП 2 и генератора ПСП 3 ПСП поступают на первые входы первого и второго умножителей 4 и 6 соответственно. На второй вход умножителя 4 поступает сигнал синусной составляющей несущей частоты с синтезатора частот 1. На второй вход второго умножителя 6 поступает сигнал косинусной составляющей несущей, проманипулированный по фазе на 0 и 180^o в фазоманипуляторе 5 по закону передаваемой информационной последовательности. Наличие двух составляющих в синтезаторе частот 1 обеспечивает формирование ортогональных сигналов независимо от выбранного значения несущей частоты. На выходах умножителей 4 и 6 образуются фазоманипулированные ортогональные сигналы, которые складываются в сумматоре 8, образуя четырехфазный ШПС, который излучается в пространство.

На приемной стороне входная смесь, содержащая полезный ШПС и узкополосную помеху, поступает на усилитель высокой частоты 10 через согласованный по полосе с ШПС полосовой фильтр 9. После предварительной фильтрации и усиления входная смесь через блок компенсации помех 11 поступает на первые входы первого и второго умножителей 12 и 13. В первом умножителе 12 принимаемый сигнал умножается на ПСП, вырабатываемую формирователем ортогональной ПСП 15 и аналогичную ортогональной ПСП передатчика. С выхода первого умножителя 12 сигнал поступает в первый тракт промежуточной частоты 18, где он преобразуется на промежуточную частоту в смесителе 16, и после усиления и фильтрации в усилителе промежуточной частоты 17 сигнал подается на первый вход устройства синхронизации 19 и первый вход фазового детектора 20. Во втором умножителе 13 принятый сигнал умножается на ПСП, вырабатываемую генератором опорной ПСП 22, аналогичную ПСП передатчика. С выхода второго умножителя 13 сигнал поступает во второй тракт промежуточной частоты 26, откуда после преобразования в смесителе 14, усиления и фильтрации в усилителе промежуточной частоты 25 подается на второй вход устройства синхронизации 19 и на второй вход фазового детектора 20. В фазовом детекторе 20 осуществляется выделение информационной последовательности, которая поступает на выход устройства. Устройство синхронизации 19 управляет работой синтезатора частот 27, который осуществляет синхронизацию формирователя ортогональной ПСП 15 и генератора опорной ПСП 22 с принимаемым ШПС. Устройство фазирования 28 обеспечивает связь по фазе ПСП, формируемых формирователем ортогональной ПСП 15 и генератором опорной ПСП 22. Элементы задержки 14 и 21 подбираются так, чтобы обеспечивать работу блока компенсации помех 11.

Блок компенсации помех 11 работает по одному из ортогональных каналов. Входная смесь ШПС и узкополосной помехи поступает через первый и второй элементы задержки 29 и 30 блока на входы первого и второго вычитающих устройств 32 и 33 соответственно. На второй вход первого вычитающего устройства 32 подается оценка ШПС и широкополосная составляющая узкополосной помехи (ШПП), которые формируются в результате последовательных перемножений входной смеси с опорной ПСП в первом умножителе 31 блока, фильтрации во втором полосовом фильтре 42 свернутого узкополосного сигнала и части проманипулированной узкополосной помехи и обратного перемножения с опорной ПСП. Третий регулируемый фазовращатель 44 и третий усилитель с регулируемым коэффициентом усиления 45 обеспечивают максимальную компенсацию ШПС во втором вычитающем устройстве 33. На выходе второго вычитающего устройства 33 формируется оценка узкополосной помехи и ШПП. В результате фильтрации части ШПП в первом полосовом фильтре 38 и манипуляции ее опорной ПСП на выходе второго умножителя 40 формируется оценка ШПП, которая вычитается из смеси узкополосной помехи и ШПП в третьем вычитающем устройстве 35. Второй регулируемый фазовращатель 39 и второй усилитель с регулируемым коэффициентом усиления 41 обеспечивают максимальную компенсацию ШПП. На выходе третьего вычитающего устройства 35 формируется оценка узкополосной помехи, которая вычитается из входной смеси в первом вычитающем устройстве 32. Первый регулируемый фазовращатель 36 и первый усилитель с регулируемым коэффициентом усиления 37 обеспечивают максимальную компенсацию узкополосной помехи. На выход первого вычитающего устройства 32 приходит входная смесь со скомпенсированной узкополосной помехой.

Формула изобретения

Система связи на основе шумоподобных сигналов, содержащая на передающей стороне формирователь ортогональной псевдослучайной последовательности (ПСП), выход которого подключен к первому входу первого умножителя, выход которого соединен с первым входом сумматора, генератор ПСП, выход которого подключен к первому входу второго умножителя, выход которого соединен со вторым входом сумматора, фазоманипулятор, выход которого подключен ко второму входу второго умножителя, устройство фазирования, выходы которого подключены к вторым входам формирователя ортогональной ПСП и генератора ПСП, а на приемной стороне - усилитель высокой частоты, выход которого соединен с первым входом блока компенсации помех, формирователь ортогональной ПСП, выход которого через первый элемент задержки приемной стороны подключен к входу первого умножителя, генератор опорной ПСП, выход которого через второй элемент задержки приемной стороны подключен к входу второго умножителя, устройство фазирования, выходы которого подключены к входам формирователя ортогональной ПСП и генератора опорной ПСП, фазовый детектор, синтезатор частот, выход которого подключен к входу тракта промежуточной частоты, содержащего на входе смеситель, выход которого соединен с входом усилителя промежуточной частоты, выход которого, являющийся выходом тракта промежуточной частоты, подключен к входу устройства синхронизации, отличающаяся тем, что на передающей стороне введен синтезатор частот, первый выход которого соединен с первым входом формирователя ортогональной ПСП и с первым входом генератора ПСП, второй выход - со вторым входом первого умножителя, третий выход - с первым входом фазоманипулятора, а на приемной стороне введены полосовой фильтр, выход которого подключен к входу усилителя высокой частоты, второй тракт промежуточной частоты, причем выход усилителя высокой частоты соединен в блоке компенсации помех с входами первого и второго элементов задержки и с первым входом первого умножителя блока компенсации помех, первый элемент задержки блока компенсации помех подключен к первому входу первого вычитающего устройства, выход которого соединен с первыми входами первого и второго умножителей приемной стороны, второй элемент задержки блока компенсации помех подключен к первому входу второго вычитающего устройства, выход которого соединен через третий элемент задержки с первым входом третьего вычитающего устройства, выход которого подключен через первый регулируемый фазовращатель, первый усилитель с регулируемым коэффициентом усиления ко второму входу первого вычитающего устройства, выход второго вычитающего устройства также соединен через первый полосовой фильтр и второй регулируемый фазовращатель с первым входом второго умножителя блока компенсации помех, выход которого через второй усилитель с регулируемым коэффициентом усиления подключен ко второму входу третьего вычитающего устройства, первый умножитель блока компенсации помех соединен через второй полосовой фильтр с первым входом третьего умножителя блока компенсации помех, выход которого через третий регулируемый фазовращатель и третий усилитель с регулируемым усилителем подключен ко второму входу второго вычитающего устройства, выход первого умножителя приемной стороны соединен с первым входом смесителя первого тракта промежуточной частоты, выход второго умножителя приемной стороны - с первым входом смесителя второго тракта промежуточной частоты, а выход усилителя промежуточной частоты первого тракта - с первым входом фазового детектора, выход усилителя промежуточной частоты второго тракта - со вторыми входами устройства синхронизации и фазового детектора, выход устройства синхронизации подключен к входу синтезатора частот, второй выход которого соединен с вторым входом смесителя второго тракта промежуточной частоты, третий выход - с вторыми входами формирователя ортогональной ПСП и генератора опорной ПСП, второй выход генератора опорной ПСП подключен к второму входу блока компенсации помех, в котором соединен с вторым входом первого умножителя, с входом четвертого элемента задержки блока компенсации помех, выход которого подключен к третьему умножителю, и с входом пятого элемента задержки, выход которого подключен ко второму умножителю блока компенсации помех.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3