Система передачи четверично-кодированных радиосигналов

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в синхронных и асинхронных системах связи в качестве системы передачи дискретной информации, в каналах связи с нестабильными параметрами и ППРЧ при воздействии преднамеренных импульсных помех. Техническим результатом является повышение помехозащищенности и достоверности при воздействии преднамеренных импульсных помех в каналах связи с случайными параметрами сигнала для систем с кодовым уплотнением сигналов и систем с множественным доступом. Технический результат достигается тем, что система состоит из передающей части, которая содержит генератор тактовых импульсов, формирователь D-кода, формирователь сигналов двукратной частотной манипуляции, модулятор, синтезатор частот, генератор псевдослучайных чисел, соединенный через тракт распространения с приемной частью, которая содержит демодулятор, синтезатор частот, генератор псевдослучайных чисел, селектор сигналов, генератор тактовых импульсов, блок выделения дополнительных последовательностей, первый и второй двуканальный согласованный фильтр, первый и второй вычитатель, компенсатор помех и решающий блок. 1 з.п. ф-лы, 8 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в синхронных и асинхронных системах связи для передачи дискретной информации и синхронизации, использующих распространение электромагнитных волн в каналах связи с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ) и нестабильными параметрами сигнала (фазой, амплитудой и поляризацией) метрового и декаметрового диапазонов волн при воздействии преднамеренных импульсных помех в виде последовательности дискретных импульсов.

Известная система передачи четверично-кодированных радиосигналов по патенту РФ №2188516, МПК⁷ Н 04 L 27/26, заявл. 21.05.01, опубл. 27.08.02, Бюл. №24, состоит из передающей части, которая содержит генератор тактовых импульсов, формирователь D-кодов, формирователь сигналов двукратной частотной манипуляции, соединенный через тракт распространения с приемной частью, которая содержит селектор сигналов, блок выделения дополнительных последовательностей, двухканальный согласованный фильтр, вычитатель и решающий блок, аналогичные предлагаемой системе. При этом в известной системе используют для передачи четверично-кодированных последовательностей двукратную частотную манипуляцию.

Недостатками такой системы передачи четверично-кодированных радиосигналов является низкая помехозащищенность при воздействии преднамеренных импульсных помех в виде последовательности дискретных импульсов и относительно невысокая достоверность в каналах радиосвязи с случайными параметрами сигнала (фазой, амплитудой и поляризацией) метрового и декаметрового диапазонов волн, что ограничивает область применения данной системы.

Известная система передачи четверично-кодированных радиосигналов, описанная в статье Roland Wilson and John Richter "Generation and Performance of Quadraphase Welti Codes for Radar and Synchronization of Coherent and Differentially Coherent PSK" (IEEE Transactions on Communications, vol. COM-27, №9, September 1979, p.1296-1301), состоит из передающей стороны, которая содержит генератор тактовых импульсов, формирователь D-кодов, фазовый модулятор, генератор радиочастоты, переключатель и фазовращатель, соединенный через канал связи с приемной стороной, которая содержит фазовые демодуляторы, фильтры нижних частот, согласованный фильтр Велти, вычитатель, решающий блок, аналогичные предлагаемой системе. При этом в известной системе используют для передачи четверично-кодированных последовательностей относительную фазовую манипуляцию.

Недостатками такой системы передачи четверично-кодированных радиосигналов являются низкая помехозащищенность при воздействии преднамеренных импульсных помех в виде последовательности дискретных импульсов и относительно невысокая достоверность в каналах радиосвязи со случайными параметрами сигнала (фазой, амплитудой и поляризацией) метрового и декаметрового диапазонов волн, что ограничивает область применения данной системы.

Наиболее близким по технической сущности и выполняемым функциям к заявленной системе передачи четверично-кодированных радиосигналов, аналогом (прототипом), является система передачи четверично-кодированных радиосигналов, см., патент РФ №2208915, МПК⁷ Н 04 L 3/00, заявл. 24.11.02, опубл. 20.07.03, Бюл. №20. Известная система, как и предлагаемая система передачи, содержит передающую часть, состоящую из генератора тактовых импульсов, формирователя D-кодов, формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции, модулятора, синтезатора частот, генератора псевдослучайных чисел, тракт распространения, приемную часть, состоящую из демодулятора, синтезатора частот, генератора псевдослучайных чисел, селектора сигналов, генератора тактовых импульсов, блока выделения дополнительных последовательностей, двухканального согласованного фильтра, вычитателя и решающего блока, аналогичные предлагаемой системе.

При этом известная система передачи четверично-кодированных радиосигналов, как и предлагаемая система передачи четверично-кодированных радиосигналов в передающей части содержит генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к входу формирователя D-кодов, к тактовым входам формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции, синтезатора частот и генератора псевдослучайных чисел. При этом n-управляющих выходов генератора псевдослучайных чисел, где n≥2 - целое число, подключены к соответствующим n-управляющим входам синтезатора частот, выход которого подключен к модулирующему входу модулятора. Выход формирователя D-кодов подключен к информационному входу формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции, выход которого подключен к информационному входу модулятора. Выход модулятора является выходом передающей части системы и подключен через тракт распространения к входу приемной части системы. Приемная часть системы включает демодулятор, информационный вход которого является входом приемной части системы, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к тактовым входам синтезатора частот и генератора псевдослучайных чисел, n-управляющих выходов которого, подключены к соответствующим n-управляющим входам синтезатора частот. Выход синтезатора частот подключен к модулирующему входу демодулятора. Выход демодулятора подключен к селектору сигналов, первый, второй, третий и четвертый информационные выходы которого подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому информационным входам блока выделения дополнительных последовательностей, первый и второй информационные выходы которого подключены соответственно к первому и второму информационным входам двухканального согласованного фильтра, первый и второй информационные выходы которого подключены соответственно к первому и второму информационным входам вычитателя, решающий блок, выход которого является выходом приемной части системы.

Система передачи четверично-кодированных радиосигналов - прототип использует для передачи четверично-кодированной последовательности двукратную частотную манипуляцию с ППРЧ, где нечетные элементы четверично-кодированной последовательности передаются на частотах f₃+f_ППРЧ или f₄+f_ППРЧ, а четные элементы четверично-кодированной последовательности передаются на частотах f₁+f_ППРЧ или f₂+f_ППРЧ, то есть номинал частоты определяет номер дополнительной последовательности в четверично-кодированном радиосигнале.

Недостатком данной системы передачи четверично-кодированных радиосигналов является низкая помехозащищенность при воздействии преднамеренных импульсных помех в виде последовательности дискретных импульсов в каналах радиосвязи со случайными параметрами сигнала (фазой, амплитудой и поляризацией) метрового и декаметрового диапазонов волн, что ограничивает область применения данной системы. Это обусловлено тем, что система в процессе свертки суммы четверично-кодированного радиосигнала и импульсной помехи в виде последовательности дискретных импульсов не полностью декоррелирует помеху, в результате чего повышается вероятность ошибочного приема свернутой четверично-кодированной последовательности.

Задачей изобретения является разработка системы передачи четверично-кодированных радиосигналов, обеспечивающая достижение технического результата, заключающегося в расширении области применения за счет выделения и компенсации преднамеренных импульсных помех при условии применения ортогональных по кодовой структуре четверично-кодированных последовательностей с ППРЧ, повышения помехозащищенности и достоверности в каналах связи со случайными параметрами сигнала (фазой, амплитудой и поляризацией) метрового и декаметрового диапазонов волн без расширения частотного ресурса и уменьшения пропускной способности системы, и предназначена для синхронных и асинхронных систем связи при передаче дискретной информации и синхронизации.

Система передачи четверично-кодированных радиосигналов содержит в передающей части генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к входу формирователя D-кодов, к тактовым входам формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции, синтезатора частот и генератора псевдослучайных чисел. При этом n-управляющих выходов генератора псевдослучайных чисел, где n≥2 - целое число, подключены к соответствующим n-управляющим входам синтезатора частот, выход которого подключен к модулирующему входу модулятора. Выход формирователя D-кодов подключен к информационному входу формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции, выход которого подключен к информационному входу модулятора. Выход модулятора является выходом передающей части системы и подключен через тракт распространения к входу приемной части системы. Приемная часть системы включает демодулятор, информационный вход которого является входом приемной части системы, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к тактовым входам синтезатора частот и генератора псевдослучайных чисел, n-управляющих выходов которого подключены к соответствующим n-управляющим входам синтезатора частот. Выход синтезатора частот подключен к модулирующему входу демодулятора. Выход демодулятора подключен к селектору сигналов, первый, второй, третий и четвертый информационные выходы которого подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому информационным входам блока выделения дополнительных последовательностей, первый и второй информационные выходы которого подключены соответственно к первому и второму информационным входам первого двухканального согласованного фильтра, первый и второй информационные выходы которого подключены соответственно к первому и второму информационным входам первого вычитателя, решающий блок, выход которого является выходом приемной части системы.

Технический результат при осуществлении изобретения - повышение помехозащищенности и достоверности при воздействии преднамеренных импульсных помех в виде последовательности дискретных импульсов достигается введением в приемную часть системы второго двухканального согласованного фильтра, второго вычитателя и компенсатора помех. При этом первый и второй информационные выходы блока выделения дополнительных последовательностей также подключены соответственно к первому и второму информационным входам второго двухканального согласованного фильтра, первый и второй информационные выходы которого подключены соответственно к первому и второму информационным входам второго вычитателя, а выходы первого и второго вычитателя подключены соответственно к первому и второму информационным входам компенсатора помех, выход которого подключен к входу решающего блока.

Компенсатор помех состоит из первого и второго решающего блока, первого и второго модулятора и вычитателя, при этом информационный вход первого модулятора и вход первого решающего блока подключены совместно и являются первым информационным входом компенсатора помех, а также информационный вход второго модулятора и вход второго решающего блока подключены совместно и являются вторым информационным входом компенсатора помех, выход первого решающего блока подключен к управляющему входу первого модулятора, а выход второго решающего блока подключен к управляющему входу второго модулятора, выходы первого и второго модуляторов подключены соответственно к первому и второму информационным входам вычитателя, выход которого является выходом компенсатора помех.

Благодаря введению второго двуканального согласованного фильтра, второго вычитателя и компенсатора помех реализуется выполнение условия ортогональности по кодовой структуре четверично-кодированных последовательностей (E-кодов, кодов Велти) и осуществляется операция свертки четверично-кодированной информационной последовательности в виде реализации взаимокорреляционной функции (ВКФ). При этом ВКФ без учета импульсных помех равна нулю (U_ВКФ=000000000000000 при N=8). Выполнение условия ортогональности по кодовой структуре четверично-кодированных последовательностей позволяет с помощью второго двухканального согласованного фильтра и второго вычитателя выделить (реализация ВКФ), а затем в компенсаторе помех компенсировать импульсную помеху (реализация суммирования АКФ и ВКФ).

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволили установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Выбор из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретение критерию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, определенного заявителем. Не выявлено влияние преобразований, предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения, на достижение технического результата. В частности, заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования: дополнение известного средства какой-либо известной частью, присоединяемой к нему по известным правилам, для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений; замену какой-либо части известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены; исключение какой-либо части средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата; увеличение однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов; выполнение известного средства или его части из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами материала; создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого объекта и связей между ними; изменение количественных признаков или взаимосвязи признаков, если известен факт влияния каждого из них на технический результат и новые значения признаков или их взаимосвязь могли быть получены из известных зависимостей. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Изобретение поясняется графическими материалами, на которых изображено: фиг.1 - структурная схема системы передачи четверично-кодированных радиосигналов; фиг.2 - структурная схема компенсатора помех; фиг.3 - эпюры, поясняющие принцип формирования четверично-кодированных радиосигналов; фиг.4 - эпюры, поясняющие принцип формирования дополнительных последовательностей; фиг.5 - эпюры, поясняющие принцип свертки дополнительных последовательностей (без воздействия импульсной помехи в виде последовательности дискретных импульсов); фиг.6 - эпюры, поясняющие принцип формирования дополнительных последовательностей (при воздействии импульсной помехи в виде последовательности дискретных импульсов); фиг.7 - эпюры, поясняющие принцип свертки дополнительных последовательностей (при воздействии импульсной помехи в виде последовательности дискретных импульсов); фиг.8 - эпюры, поясняющие принцип компенсации импульсной помехи.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.

Система передачи четверично-кодированных радиосигналов, представленная на фиг.1, состоит из передающей части и приемной части. Передающая часть содержит генератор тактовых импульсов 1, выход которого подключен к входу формирователя D-кодов 2, к тактовым входам формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции 3, синтезатора частот 5 и генератора псевдослучайных чисел 6. При этом n-управляющих выходов к генератору псевдослучайных чисел 6, где n≥2 - целое число, подключены к соответствующим n-управляющим входам синтезатора частот 5, выход которого подключен к модулирующему входу модулятора 4. Выход формирователя D-кодов 2 подключен к информационному входу формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции 3, выход которого подключен к информационному входу модулятора 4. Выход модулятора 4 является выходом передающей части системы и подключен через тракт распространения 7 к входу приемной части системы. Приемная часть системы содержит демодулятор 8, информационный вход которого является входом приемной части системы. Генератор тактовых импульсов 11, выход которого подключен к тактовым входам синтезатора частот 9 и генератора псевдослучайных чисел 10, n-управляющих выходов которого подключены к соответствующим n-управляющим входам синтезатора частот 9. Выход синтезатора частот 9 подключен к модулирующему входу демодулятора 8. Выход демодулятора 8 подключен к входу селектора сигналов 12, первый, второй, третий и четвертый информационные выходы которого соответственно подключены к первому, второму, третьему и четвертому информационным входам блока выделения дополнительных последовательностей 13. Первый информационный выход блока выделения дополнительных последовательностей 13 совместно подключен к первому информационному входу первого 14.1 и второго 14.2 двухканального согласованного фильтра. Второй информационный выход блока выделения дополнительных последовательностей 13 совместно подключен к второму информационному входу первого 14.1 и второго 14.2 двухканального согласованного фильтра. Первый и второй информационные выходы первого двухканального согласованного фильтра 14.1 подключены соответственно к первому и второму информационным входам первого вычитателя 15.1. Первый и второй информационные выходы второго двухканального согласованного фильтра 14.2 подключены соответственно к первому и второму информационным входам второго вычитателя 15.2. Выходы первого 15.1 и второго 15.2 вычитателя подключены соответственно к первому и второму информационным входам компенсатора помех 16, выход которого подключен к входу решающего блока 17, выход решающего блока 17 является выходом приемной части системы.

Генераторы тактовых импульсов 1 в передающей части и 11 в приемной части идентичны и предназначены для формирования импульсов определенной длительности с требуемой частотой f_ТГ=B, где В - скорость передачи последовательности элементов D-кода (техническая скорость). Они могут быть реализованы, как описано в книге Л.М.Гольденберга, Ю.Т.Бутыльского, М.X.Поляка «Цифровые устройства на интегральных схемах в технике связи» (М.: Связь, 1979, с.72-76, рис.3.14).

Формирователь D-кодов 2 предназначен для формирования кодовой последовательности (D-кода) с периодом N=2^k, где k≥2 - целое число. Он может быть реализован, как описано в авт. свид. №1177910 СССР, МПК⁶ Н 03 М 5/00, заявл. 18.04.84, опубл. 07.09.85, авт. свид. №1805550 СССР, МПК⁶ Н 04 L 14/00, заявл. 07.02.91, опубл. 30.03.93 или в статье Roland Wilson and John Richter «Generation and Performance of Quadraphase Welti Codes for Radar and Synchronization of Coherent and Differentially Coherent PSK» (IEEE Transactions on Communications, vol. COM-27, №9, September 1979, p.1296-1301, фиг.1).

Формирователь сигналов двукратной частотной манипуляции 3 предназначен для формирования четверично-кодированного радиосигнала. Он может быть реализован, как описано в книге Н.Л.Теплов, Е.Н.Куделин, О.П.Лежнюк «Нелинейные радиотехнические устройства. Часть 1» (М.: Воениздат, 1982, с.342-344, рис.8.42).

Модулятор 4 предназначен для псевдослучайной перестройки рабочей частоты в пределах выделенного частотного ресурса Δf=f_max-f_min - f_max, где f_max - максимальное значение выделенного частотного диапазона; f_min - минимальное значение выделенного частотного диапазона. Он может быть реализован, как описано в книге Н.Л.Теплов, Е.Н.Куделин, О.П.Лежнюк «Нелинейные радиотехнические устройства. Часть 1» (М.: Воениздат, 1982, с.130-137, рис.4.29).

Синтезаторы частот 5 в передающей части и 9 в приемной части идентичны и предназначены для формирования псевдослучайного гармонического колебания с номиналом частоты Δf_ППРЧ=4lf_ТГ, где l=1, 2,...,L, L=2ⁿ-1 - максимальное значение псевдослучайного числа в десятичном исчислении, n≥2 - число управляемых входов синтезатора частот. Они могут быть реализованы, как описано в патенте РФ №2208915, МПК⁷ Н 04 К 3/00, заявл. 04.11.02, опубл. 20.07.03, Бюл. №20.

Генераторы псевдослучайных чисел 6 в передающей части и 10 в приемной части идентичны и предназначены для формирования псевдослучайных чисел l=1, 2, ..., L в двоичном исчислении, где максимальное псевдослучайное число L зависит от выделенного частотного ресурса Δf и определяется в десятичной форме по следующему выражению где ΔF_c=4B - эффективная ширина спектра четверично-кодированного радиосигнала; - меньшее целое число. Они могут быть реализованы, как описано в книге У.Тице, К.Шенк «Полупроводниковая схемотехника» (М.: Мир, 1982, с.356-359, рис.20.20).

Тракт распространения 7 предназначен для распространения четверично-кодированного радиосигнала. Основой тракта распространения является та или иная среда, в которой распространяется сигнал, например в системах электрической связи - это кабель или волновод, в системах радиосвязи - область пространства, в котором распространяются электромагнитные волны.

Демодулятор 8 предназначен для устранения псевдослучайной перестройки рабочей частоты в пределах выделенного частотного ресурса. Он может быть реализован, как описано в книге Н.Л.Теплов, Е.Н.Куделин, О.П.Лежнюк «Нелинейные радиотехнические устройства. Часть 1» (М.: Воениздат, 1982, с.130-137, рис.4.29).

Селектор сигналов 12 предназначен для селекции четверично-кодированного радиосигнала. Он может быть реализован, как описано в патенте РФ №2188516, МПК⁷ Н 04 L 27/26, заявл. 21.05.01, опубл. 27.08.02, Бюл. №24.

Блок выделения дополнительных последовательностей 13 предназначен для выделения первой дополнительной последовательности из нечетных элементов четверично-кодированной последовательности (выделение элементов α, β) и выделения второй дополнительной последовательности из четных элементов четверично-кодированной последовательности (выделение элементов γ, δ). Он может быть реализован, как описано в патенте РФ №2188516, МПК⁷ Н 04 L 27/26, заявл. 21.05.01, опубл. 27.08.02, Бюл. №24.

Двухканальные согласованные фильтры 14.1-14.2 предназначены для свертки дополнительных последовательностей до длительности одного элемента четверично-кодированной последовательности. Они могут быть реализованы, как описано в авт. свид. СССР №1721837, МПК⁶ Н 04 L 27/26, заявл. 08.01.90, опубл. 23.03.92.

Вычитатели 15.1-15.2 и 16.5 предназначены для вычитания отрицательного импульса напряжения, поступающего на его второй вход из положительного импульса напряжения, поступающего на его первый вход. Они могут быть реализованы, как описано в книге У.Тице, К.Шенк «Полупроводниковая схемотехника» (М.: Мир, 1982, с.137-138, рис.11.2).

Компенсатор помех 16, схема которого представлена на фиг.2, предназначен для компенсации преднамеренной импульсной помехи в виде последовательности дискретных импульсов. Он состоит из первого и второго решающего блока 16.1-16.2, первого и второго модулятора 16.3-16.4 и вычитателя 16.5. Информационный вход первого модулятора 16.3 и вход первого решающего блока 16.1 подключены совместно и являются первым информационным входом компенсатора помех 16. Информационный вход второго модулятора 16.4 и вход второго решающего блока 16.2 подключены совместно и являются вторым информационным входом компенсатора помех 16. Выход первого решающего блока 16.1 подключен к управляющему входу первого модулятора 16.3, а выход второго решающего блока 16.2 подключен к управляющему входу второго модулятора 16.4. Выходы первого 16.3 и второго 16.4 модуляторов подключены соответственно к первому и второму информационным входам вычитателя 16.5, выход которого является выходом компенсатора помех 16.

Решающие блоки 16.1-16.2 и 17 предназначены для принятия решения о переданной четверично-кодированной последовательности. Они могут быть реализованы на основе компаратора, как описано в книге У.Тице, К.Шенк «Полупроводниковая схемотехника» (М.: Мир, 1982, с.76-77, рис.6.13).

Модуляторы 16.3-16.4 предназначены для инвертирования отрицательных свернутых импульсов суммы четверично-кодированной последовательности и декоррелированной помехи. Их схема известна и описана в патенте РФ №2014738, МПК 5 Н 04 J 11/00, 10/00, заявл. 18.02.1991, опубл. 15.06.1994, фиг.3 или авт. свид. СССР №1721837, МПК 5 Н 04 L 27/26, заявл. 08.01.90, опубл. 23.03.92, фиг.1.

Система передачи четверично-кодированных радиосигналов, представленная на фиг.1, работает следующим образом.

При включении системы в передающей части генератор тактовых импульсов 1 с частотой f_ТГ формирует последовательность тактовых импульсов со скважностью, равной двум, представленных на эпюрах фиг.3a. Каждый элемент этой последовательности с высоким уровнем "1" будем считать нечетным, а с низким уровнем "0" - четным. Последовательность тактовых импульсов (фиг.3а) с генератора тактовых импульсов 1 одновременно поступает на тактовые входы формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции 3, синтезатора частот 6 и генератора псевдослучайных чисел 7, а также на вход формирователя D-кодов 2.

В формирователе D-кодов 2 по тактовым импульсам (фиг.3а) происходит формирование и цикловая реализация соответствующей исходной четверично-кодированной последовательности с периодом N=2^k (где N - число элементов в четверично-кодированной последовательности; k≥2 - целое число). При этом автокорреляционная функция (АКФ) четверично-кодированной последовательности имеет импульсный характер без боковых выбросов (U_АКФ=000000080000000 при N=8).

Например, при N=K=8 (где К - число четверично-кодированных последовательностей (D-кодов)) полное число четверично-кодированных последовательностей (D-кодов) представлено в виде матрицы

В качестве примера на эпюрах фиг.3б показана цикловая реализация следующей четверично-кодированной последовательности αγαδαγβγ, формируемой в формирователе D-кодов 2 при числе элементов N=8. В сформированных четверично-кодированных последовательностях имеются следующие элементы: α, β, γ, δ, где α, β передают нечетные элементы D-кода, а γ, δ - четные элементы D-кода.

С выхода формирователя D-кодов 2 сформированная (фиг.3б) четверично-кодированная последовательность поступает на информационный вход формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции 3. На тактовый вход формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции 3 поступает последовательность тактовых импульсов (фиг.3а) с частотой f_ТГ с выхода генератора тактовых импульсов 1.

В формирователе сигналов двукратной частотной манипуляции 3 четверично-кодированная последовательность (фиг.3б) преобразуется в четверично-кодированный радиосигнал. Изменение высокочастотного колебания четверично-кодированных радиосигналов, сформированных в формирователе сигналов двукратной манипуляции 3, можно описать так, как представлено в таблице:

Таблица
Элементы четверично-кодированной последовательности	Тактовый вход блока 3 (с блока 1)	Информационный вход блока 3 (с блока 2)	Частота четверично-кодированного радиосигнала
δ	0	0	f1
γ	0	1	f2
β	1	0	f3
α	1	1	f4

где f₁<f₂<f₃<f₄ или f₁>f₂>f₃>f₄; Δf₁=|f₁-f₂| - частотная зависимость частотных каналов четверично-кодированного радиосигнала; Δf₂=|f₂-f₃|, Δf₃=|f₃-f₄| - частотный сдвиг между частотными каналами четверично-кодированного радиосигнала; λf₁=хВ, Δf₁=mB, Δf₁=zB; х=1, 2, ... - целое число, m=1, 2, ... - целое число, z=1, 2, ... - целое число - коэффициенты, управляющие изменением частотного сдвига между частотными каналами четверично-кодированного радиосигнала.

Эпюры сформированного четверично-кодированного радиосигнала представлены на фиг.3в.

Четверично-кодированный радиосигнал, сформированный в формирователе двукратной частотной манипуляции 3 (фиг.3в), поступает на информационный вход модулятора 4.

На тактовый вход генератора псевдослучайных чисел 6 поступает последовательность тактовых импульсов (фиг.3а) с частотой f_ТГ с генератора тактовых импульсов 1. В генераторе псевдослучайных чисел 6 последовательность тактовых импульсов (фиг.3а) преобразуется в псевдослучайную последовательность, которая поступает на n-управляющие выходы генератора псевдослучайных чисел 6 с временным сдвигом на один такт на каждом выходе генератора псевдослучайных чисел 6 в двоичной форме. Генератор псевдослучайных чисел 6 имеет разрядность L=2ⁿ-1 в зависимости от выделенного частотного ресурса Δf.

Псевдослучайная последовательность в двоичной форме с n-управляющих выходов, где n≥2 - число выходов генератора псевдослучайного числа 6, поступает соответственно на n-управляющие входы синтезатора частот 5, где n≥2 - число входов синтезатора частот 5. На тактовый вход синтезатора частот 5 поступает последовательность тактовых импульсов (фиг.3а) с частотой f_ТГ с выхода генератора тактовых импульсов 1.

Сформированное псевдослучайное гармоническое колебание с номиналом Δf_ППРЧ поступает на модулирующий вход модулятора 4, который является выходом передающей части системы. На выходе модулятора 4 при x=m=z=1 и Δf₁=Δf₂=Δf₃ формируется четверично-кодированный радиосигнал с ППРЧ в пределах выделенного частотного ресурса Δf по следующему правилу:

где f_н=f_min - частота несущего колебания радиосигнала; U_c - амплитуда радиосигнала.

Четверично-кодированный радиосигнал, сформированный на передающей части, поступают в тракт распространения 7, при этом элементы α, β, γ, δ четверично-кодированного радиосигнала выполняют условие ортогональности по частоте.

Пройдя через тракт распространения 7, четверично-кодированный радиосигнал поступает на информационный вход демодулятора 8, который является входом приемной части системы.

Генератор тактовых импульсов 11, генератор псевдослучайных чисел 10 и синтезатор частот 9 приемной части системы работают и формируют псевдослучайное гармоническое колебание с номиналом Δf_ППРЧ аналогично передающей части системы. Следовательно, на выходе синтезатора частот 9 формируется псевдослучайное гармоническое колебание с номиналом Δf_ППРЧ второе поступает на модулирующий вход демодулятора 8.

В демодуляторе 8 за счет синтезатора частот 9, управляемого генератором псевдослучайных чисел 10, скачки рабочей частоты Δf_ППРЧ устраняются, в результате информационные символы четверично-кодированного радиосигнала переносятся на первоначальные выбранные частоты.

Принятый в приемной части системы четверично-кодированный радиосигнал поступает на вход селектора сигналов 12, который осуществляет частотную селекцию строго определенных высокочастотных элементов четверично-кодированного радиосигнала. На первом, втором, третьем и четвертом информационных выходах селектора сигналов 12 соответственно формируются первый, второй, третий и четвертый высокочастотные радиосигналы

=U_сcos(2π(f_i+(Δf₃+0.5Δf₂))t),

=U_ccos(2π(f_i+0.5Δf₂)t),

=U_ccos(2π(f_i-0.5Δf₂)t),

=U_ccos(2π(f_i-(Δf₁+0.5Δf₂))t).

Эпюры сформированных первого, второго, третьего и четвертого высокочастотных радиосигналов представлены на фиг.4а, б, в, г соответственно. Первый, второй, третий и четвертый высокочастотные радиосигналы (фиг.4а, б, в, г) с соответствующих информационных выходов селектора сигналов 12 соответственно поступают на первый, второй, третий и четвертый информационные входы блока выделения дополнительных последовательностей 13.

В блоке выделения дополнительных последовательностей 13 осуществляется выделение огибающей из первого, второго, третьего и четвертого высокочастотных радиосигналов (фиг.4а, б, в, г) и устранение несущих высокочастотных колебаний. На первом и втором информационных выходе блока выделения дополнительных последовательностей 13 соответственно формируются первая и вторая дополнительные последовательности. Эпюры сформированных первой и второй дополнительных последовательностей представлены на фиг.4д, ж соответственно. При этом первая дополнительная последовательность (фиг.4д) формируется из нечетных элементов четверично-кодированной последовательности (выделение элементов α, β), а вторая дополнительная последовательность (фиг.4ж) формируется из четных элементов четверично-кодированной последовательности (выделение элементов γ, δ).

Первая дополнительная последовательность (фиг.4д) поступает на первые информационные входы первого и второго двухканальных согласованных фильтров 14.1-14.2, а вторая дополнительная последовательность (фиг.4ж) поступает на вторые информационные входы первого и второго двухканальных согласованных фильтров 14.1-14.2. При этом первый двухканальный согласованный фильтр 14.1 настроен на αγαδαγβγ четверично-кодированную последовательность, а второй двухканальный согласованный фильтр 14.2 настроен на αγαδβδαδ четверично-кодированную последовательность.

Четверично-кодированные последовательности, на которые настроены первый и второй двухканальные согласованные фильтры 14.1-14.2, являются ортогональными по кодовой структуре. При этом ортогональные по кодовой структуре четверично-кодированные последовательности не имеют боковых выбросов в взаимокорреляционной функции (ВКФ)

где - время анализа ВКФ; i - номер четверично-кодированной последовательности, на которую настроен первый двухканальный согласованный фильтр 14.1, i=1, 2, ..., K; j - номер четверично-кодированной последовательности, на которую настроен второй двухканальный согласованный фильтр 14.2, j=1, 2,...,К.

Номер i четверично-кодированной последовательности, на которую настроен первый двухканальный согласованный фильтр 14.1, связан с номером j четверично-кодированной последовательности, на которую настроен второй двухканальный согласованный фильтр 14.2 следующим соотношением:

В первом двухканальном согласованном фильтре 14.1 первая и вторая дополнительные последовательности (фиг.4д, ж) сворачиваются до длительности одного элемента четверично-кодированной последовательности, а по напряжению становятся больше в 2^k-1 раз амплитуды элемента четверично-кодированной последовательности. Эпюры свернутых первой и второй дополнительных последовательностей представлены на фиг.5а, б соответственно. Свернутые первая и вторая дополнительные последовательности (фиг.5а, б) с соответствующих информационных выходов первого двухканального согласованного фильтра 14.1 соответственно поступают на первый и второй информационные входы первого вычитателя 15.1.

В первом вычитателе 15.1 обеспечивается вычитание отрицательного импульса (фиг.5б) напряжением 2^k-1, поступающего на его второй информационный вход из положительного импульса (фиг.5а), напряжением 2^k-1, поступающего на его первый информационный вход. Следовательно, на выходе первого вычитателя 15.1 будет формироваться импульс свернутой четверично-кодированной последовательности с напряжением в 2^k раз больше амплитуды элемента четверично-кодированной последовательности, что соответствует АКФ четверично-кодированной последовательности. Эпюры свернутой четверично-кодированной последовательности представлены на фиг.5в.

Во втором двухканальном согласованном фильтре 14.2 и во втором вычитателе 15.2 свертка первой и второй дополнительных последовательностей (фиг.4д, ж) происходит аналогично, при этом ВКФ второго согласованного фильтра 14.2 по определению равна нулю, следовательно, на выходе второго вычитателя 15.2 будет формироваться ноль (фиг.5г), что соответствует ВКФ четверично-кодированной последовательности.

Свернутые импульсы четверично-кодированных последовательностей (фиг.5в, г) с выходов первого и второго вычитателя 15.1-15.2 поступают на соответствующие первый и второй информационные входы компенсатора помех 16.

Структурная схема компенсатора помех 16 представлена на фиг.2. Первый информационный вход компенсатора помех 16 является одновременно информационным входом первого модулятора 16.3 и входом первого решающего блока 16.1, второй информационный вход компенсатора помех 16 является одновременно информационным входом второго модулятора 16.4 и входом второго решающего блока 16.2. Свернутые импульсы четверично-кодированных последовательностей (фиг.5в, г), последовательно пройдя без структурного изменения соответствующие первый и второй решающие блоки 16.1-16.2, первый и второй модуляторы 16.3-16.4 и вычитатель 16.5, поступают на выход компенсатора помех 16. Следовательно, на выходе вычитателя 16.5 будут формироваться импульсы четверично-кодированной последовательности с напряжением в 2^k раз больше амплитуды элемента четверично-кодированной последовательности. Эпюры свернутой четверично-кодированной последовательности представлены на фиг.5д. Сформированные импульсы четверично-кодированной последовательности (фиг.5д) с выхода вычитателя 16.5, который является выходом компенсатора помех 16, поступают на вход решающего блока 17.

В решающем блоке 17 принимается решение о передаче четверично-кодированной последовательности.

Пусть на вход приемной части рассматриваемой системы передачи четверично-кодированных радиосигналов действует импульсная помеха (в дальнейшем помеха) в виде последовательности дискретных импульсов с амплитудой U_п=2U_c.

Суммарное значение четверично-кодированного радиосигнала и помехи поступает на вход селектора сигналов 12, который осуществляет частотную селекцию строго определенных элементов четверично-кодированного радиосигнала в виде суммы полезного сигнала и помехи U_c+U_п. На первом, втором, третьем и четвертом информационных выходах селектора сигналов 12 соответственно формируются первый, второй, третий и четвертый высокочастотные радиосигналы в виде суммы полезного сигнала и помехи U_c+U_п. Эпюры сформированных первого, второго, третьего и четвертого высокочастотных радиосигналов в виде суммы полезного сигнала и помехи U_c+U_п представлены на фиг.6а, б, в, г соответственно, где помеха представлена в виде темных квадратов с амплитудой U_п=2U_c. Первый, второй, третий и четвертый высокочастотные радиосигналы в виде суммы полезного сигнала и помехи U_c+U_п (фиг.6а, б, в, г) с соответствующих информационных выходов селектора сигналов 12 соответственно поступают на первый, второй, третий и четвертый информационные входы блока выделения дополнительных последовательностей 13.

В блоке выделения дополнительных последовательностей 13 осуществляется выделение огибающей из первого, второго, третьего и четвертого высокочастотных радиосигналов в виде суммы полезного сигнала и помехи U_с+U_п (фиг.6а, б, в, г) и устранение несущих высокочастотных колебаний. На первом и втором информационных выходах блока выделения дополнительных последовательностей 13 соответственно формируются первая и вторая дополнительные последовательности, где помеха представлена в виде темных квадратов. Эпюры сформированных первой и второй дополнительных последовательностей представлены на фиг.6д, ж соответственно. Сформированные первая и вторая дополнительные последовательности (фиг.6д, ж) с соответствующих информационных выходов блока выделения дополнительных последовательностей 13 поступают на первые и вторые информационные входы первого и второго двуканального согласованного фильтра 14.1-14.2 соответственно. Первая дополнительная последовательность (фиг.6д) поступает на первые информационные входы первого и второго двухканальных согласованных фильтров 14.1-14.2, вторая дополнительная последовательность (фиг.6ж) поступает на вторые информационные входы первого и второго двухканальных согласованных фильтров 14.1-14.2.

В первом двухканальном согласованном фильтре 14.1 первая и вторая дополнительные последовательности (фиг.6д, ж) сворачиваются. Эпюры свернутых первой и второй дополнительных последовательностей представлены на фиг.7а, б соответственно, где цифрами обозначено значения амплитуд элементов дополнительных последовательностей. Свернутые первая и вторая дополнительные последовательности (фиг.7а, б) с соответствующих информационных выходов первого двухканального согласованного фильтра 14.1 поступают соответственно на первый и второй информационные входы первого вычитателя 15.1.

В первом вычитателе 15.1 обеспечивается вычитание импульсов (фиг.7б), поступающих на его второй информационный вход, из импульсов (фиг.7а), поступающих на его первый информационный вход. Следовательно, на выходе первого вычитателя 15.1 будут формироваться импульсы свернутой четверично-кодированной последовательности и декоррелированной помехи. Эпюры свернутой четверично-кодированной последовательности и декоррелированной помехи представлены на фиг.7в.

Во втором двухканальном согласованном фильтре 14.2 и во втором вычитателе 15.2 свертка первой и второй дополнительных последовательностей (фиг.7г, д) происходит аналогично, при этом ВКФ второго согласованного фильтра 14.2 по определению равна нулю, следовательно, на выходе второго вычитателя 15.2 будут формироваться только импульсы свернутой (декоррелированной) помехи. Эпюры свернутой (декоррелированной) помехи представлены на фиг.7е.

Свернутые импульсы четверично-кодированной последовательности и декоррелированной помехи (фиг.7в, е) с соответствующих выходов первого и второго вычитателя 15.1-15.2 соответственно поступают на входы первого и второго решающих блоков 16.1-16.2. В первом и втором решающих блоках 16.1-16.2 принимается решение о том, какой символ свернутой четверично-кодированной последовательности и декоррелированной помехи передавался. Решение принимается в зависимости от знака по следующему правилу:

На выходах первого и второго решающих блоков 16.1-16.2 формируются управляющие импульсы U_упр(t). Эпюры управляющих импульсов представлены на фиг.8а, в соответственно.

Свернутые импульсы четверичтно-кодированной последовательности и декоррелированной помехи (фиг.7в, е) с соответствующих выходов первого и второго вычитателей 15.1-15.2 соответственно поступают на информационные входы первого и второго модуляторов 16.3-16.4. Управляющие импульсы (фиг.8а, в) с выходов первого и второго решающего блока 16.1-16.2 соответственно поступают на управляющие входы первого и второго модуляторов 16.3-16.4. При этом учитывается, что первый и второй модуляторы 16.3-16.4 работают по следующему правилу:

U_вых=U_инф, если U_упр=1,

U_вых≥0≥U_инф, если U_упр=0.

Таким образом, под действием логической "1" на управляющие входы первого и второго модуляторов 16.3-16.4 инверсия свернутых импульсов четверично-кодированной последовательности и декоррелированной помехи (фиг.7в, е) не происходит, а под действием логического "0" на управляющие входы первого и второго модуляторов 16.3-16.4 происходит инверсия только отрицательных свернутых импульсов четверично-кодированной последовательности и декоррелированной помехи (фиг.7в, е). Эпюры инвертированной свернутой четверично-кодированной последовательности и декоррелированной помехи на выходах первого и второго модуляторов 16.3-16.4 представлены на фиг.8б, г соответственно.

Свернутые инвертированные импульсы четверично-кодированной последовательности и декоррелированной помехи (фиг.8б, г) с выходов первого и второго модуляторов 16.3-16.4 соответственно поступают на первый и второй информационные входы вычитателя 16.5. В вычитателе 16.5 обеспечивается вычитание свернутой (декоррелированной) помехи (фиг.8г), поступающей на его второй информационный вход из четверично-кодированной последовательности, и свернутой (декоррелированной) помехи (фиг.8б), поступающей на его первый информационный вход. Следовательно, на выходе вычитателя 16.5 будут формироваться импульсы свернутой четверично-кодированной последовательности с компенсированной импульсной помехой в виде последовательности дискретных импульсов. Эпюры свернутой четверично-кодированной последовательности представлены на фиг.9д.

В решающем блоке 17 принимается решение о передаче четверично-кодированной последовательности с компенсированной узкополосной импульсной помехой в виде последовательности дискретных импульсов.

Таким образом, предлагаемая система передачи четверично-кодированных радиосигналов обеспечивает расширение области применения благодаря повышению помехозащищенности и достоверности при воздействии преднамеренных импульсных помех в виде последовательности дискретных импульсов в каналах связи со случайными параметрами сигнала (фазой, амплитудой и поляризацией) метрового и декаметрового диапазонов волн с ППРЧ за счет выделения и компенсации преднамеренных импульсных помех при условии применения ортогональных по кодовой структуре четверично-кодированных последовательностей без расширения частотного ресурса и уменьшения пропускной способности системы и предназначена для синхронных и асинхронных систем связи при передаче дискретной информации и синхронизации.

Вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного устройства следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в синхронных и асинхронных системах связи в качестве системы передачи дискретной информации;

- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Таким образом, заявленное изобретение соответствует критерию "промышленная применимость".

1. Система передачи четверично-кодированных радиосигналов, содержащая в передающей части генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к входу формирователя D-кодов, к тактовым входам формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции, синтезатора частот и генератора псевдослучайных чисел, n-управляющих выходов которого, где n≥2 - целое число, подключены к соответствующим n-управляющим входам синтезатора частот, выход которого подключен к модулирующему входу модулятора, выход формирователя D-кодов подключен к информационному входу формирователя сигналов двукратной частотной манипуляции, выход которого подключен к информационному входу модулятора, выход модулятора является выходом передающей части системы и подключен через тракт распространения к входу приемной части системы, приемная часть системы включает демодулятор, информационный вход которого является входом приемной части системы, генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к тактовым входам синтезатора частот и генератора псевдослучайных чисел, n-управляющих выходов которого подключены к соответствующим n-управляющим входам синтезатора частот, выход которого подключен к модулирующему входу демодулятора, выход которого подключен ко входу селектора сигналов, первый, второй, третий и четвертый информационные выходы которого подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому информационным входам блока выделения дополнительных последовательностей, первый и второй информационные выходы которого подключены соответственно к первому и второму информационным входам первого двухканального согласованного фильтра, первый и второй информационные выходы которого подключены соответственно к первому и второму информационным входам первого вычитателя, решающий блок, выход которого является выходом приемной части системы, отличающаяся тем, что в приемную часть системы дополнительно введены второй двухканальный согласованный фильтр, второй вычитатель и компенсатор помех, при этом первый и второй информационные выходы блока выделения дополнительных последовательностей также подключены соответственно к первому и второму информационным входам второго двухканального согласованного фильтра, первый и второй информационные выходы которого подключены соответственно к первому и второму информационным входам второго вычитателя, а выходы первого и второго вычитателя подключены соответственно к первому и второму информационным входам компенсатора помех, выход которого подключен к входу решающего блока.

2. Система передачи по п.1, отличающаяся тем, что компенсатор помех состоит из первого и второго решающего блока, первого и второго модулятора и вычитателя, при этом информационный вход первого модулятора и вход первого решающего блока подключены совместно и являются первым информационным входом компенсатора помех, а также информационный вход второго модулятора и вход второго решающего блока подключены совместно и являются вторым информационным входом компенсатора помех, выход первого решающего блока подключен к управляющему входу первого модулятора, а выход второго решающего блока подключен к управляющему входу второго модулятора, выходы первого и второго модуляторов подключены соответственно к первому и второму информационным входам вычитателя, выход которого является выходом компенсатора помех.