Генератор сингулярных ансамблей оптимальных дискретных сигналов

Авторы патента:

Чекмарёв Михаил Васильевич (RU)

Щетинин Владимир Иванович (RU)

Ворона Максим Сергеевич (RU)

Притчина Лариса Сергеевна (RU)

G06F1/02 - генераторы дискретных функций

Владельцы патента RU 2447479:

Притчина Лариса Сергеевна (RU)
Щетинин Владимир Иванович (RU)
Чекмарёв Михаил Васильевич (RU)
Ворона Максим Сергеевич (RU)

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах передачи дискретной информации для формирования групповых носителей информации со свойством «не более одного совпадения» любой длины и сложных частотно-фазоманипулированных сигналов на их основе, характерной особенностью которых является возможность формирования автокорреляционной функции с единичным уровнем боковых лепестков. Техническим результатом является генерация сингулярного ансамбля оптимальных дискретных сигналов, каждый из которых, кроме периодической составляющей, обладает единичным уровнем боковых лепестков автокорреляционной функции независимо от длины. Устройство содержит генератор линейных рекуррентных последовательностей максимальной длины, состоящий из сумматора по модулю два и ячеек сдвига, дополнительных ячеек сдвига, позволяющих формировать цуговые структуры, блок инверторов, блок схем логического умножения, на выходе которых формируется сингулярный ансамбль оптимальных дискретных сигналов. 4 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах передачи дискретной информации (СПДИ) для формирования групповых носителей информации со свойством «не более одного совпадения» любой длины и сложных частотно-фазоманипулированных сигналов на их основе, характерной особенностью которых является возможность формирования автокорреляционной функции (АКФ) с единичным уровнем боковых лепестков.

Известны устройства для формирования сигналов с хорошими автокорреляционными свойствами, например, на основе линейных рекуррентных последовательностей максимальной длины (МЛРП), характеризующиеся тем, что боковые пики АКФ сигналов, образованных МЛРП, равны , где N - ее период [3, стр.202].

Наиболее близким к заявляемому устройству является генератор МЛРП представленный в [2, стр.203]. К недостаткам данного устройства относится высокий (неединичный) уровень боковых лепестков АКФ.

Целью изобретения является генерация сингулярного ансамбля дискретных сигналов, каждый из которых (сигналов), кроме периодической составляющей, обладает единичным уровнем боковых лепестков автокорреляционной функции независимо от длины. Такие сигналы принято называть «оптимальные дискретные сигналы» [3].

Поставленная цель достигается тем, что в устройство формирования МЛРП, состоящее из сдвигающего регистра с кольцом обратной связи и сумматора по модулю 2, дополнительно включены ячейки сдвига для формирования цуговых структур, а также инверторы, в которых инвертирование осуществляется по закону простого перебора всевозможных комбинаций с выходами на соответствующие схемы логического умножения и сами схемы логического умножения И, на выходе которых формируется сингулярный ансамбль оптимальных дискретных сигналов (СА ОДС).

На фиг.1 представлена структурная схема генератора СА ОДС.

На фиг.2 представлена структурная схема генератора СА ОДС для рассматриваемого примера с образующим полиномом f(x)=х⁴ ⊕ х ⊕ 1.

На фиг.3 а), б), в), г) - иллюстрация процесса формирования СА ОДС на входах и выходах схем логического умножения И для рассматриваемого примера.

На фиг.4 а), б), в) - АКФ составляющих сингулярный ансамбль оптимальных дискретных сигналов для рассматриваемого примера.

Устройство для формирования СА ОДС имеет один вход, являющийся входом устройства, и m=2^r, где r≥2 выходов, составляющих сформированный СА ОДС, и включает в себя (Фиг.1):

Блок 1 формирования МЛРП и цуговых структур имеет один вход и k=n/2·2^n/2, где n - степень образующего МЛРП полинома выходов на блок инверторов и содержит блок формирования МЛРП, дополненный ячейками сдвига до длины цуга, дополнительные ячейки сдвига, образующие последующие цуговые структуры МЛРП.

Блок 2 инверторов содержит k=n/2·2^n/2 входов и столько же выходов на блок 3 схем логического умножения И.

Блок 3 схем логического умножения И содержит z=n/2 входов на каждую схему логического умножения и m=2^r выходов. Выходы блока 3 являются выходами генератора, который формирует СА ОДС.

Блок 1 формирования МЛРП и цуговых структур представляет собой линию задержки (сдвигающий регистр) с кольцом обратной связи и сумматором по модулю два для формирования бинарной МЛРП, дополненный ячейками сдвига до размера одного цуга, а также дополнительные ячейки сдвига, образующие последующие цуги МЛРП.

Блок 1 формирования МЛРП и последующих путовых структур содержит L·l ячеек сдвига, где L - длина одного цуга, а l - количество включаемых в генератор цугов и k=n/2·2^n/2 выходов-отводов на блок 2 инверторов. Количество ячеек сдвига L определяется длиной цуга формируемой бинарной МЛРП:

количество включаемых в генератор цуговых структур

l=n/2-2, где n - степень образующего МЛРП полинома.

Количество отводов на сумматор и законы их распределения определяются рекуррентным правилом формирования МЛРП на основе образующего полинома степени n.

Выходы-отводы на блок 2 инверторов берутся с крайних ячеек сдвига, образующих цуги МЛРП и с сумматора по модулю 2.

Блок 2 инверторов имеет k=n/2·2^n/2 входов и столько же выходов на блок 3 схем логического умножения.

Правило инвертирования формируется по закону простого перебора всевозможных комбинаций выходов-отводов на блок 3 схем логического умножения.

Блок 3 схем логического умножения имеет

где ρ=2^n/2-количество включенных в устройство схем И входов и m=2^r, где r≥2 выходов, которые являются выходом устройства, формирующего СА ОДС. Каждая схема И имеет z=n/2 входов, которые распределены в группы, обеспечивающие полный перебор возможных вариантов инвертирования.

Количество выходов в устройстве, а значит, и количество составляющих сингулярный ансамбль ОДС равно m=2^r, где r≥2. Количество ненулевых компонент (импульсов) в каждом из ОДС N₀=2^r.

Работа предлагаемого устройства рассматривается для случая, когда код М-последовательности формируется на основе образующего полинома f(х)=х⁴ ⊕ х ⊕ 1 и соответствующего этому полиному рекуррентного правила a _i=a _i-4 ⊕ a _i-1 с периодом N=2⁴-1=15. Длина цуга .

Количество включаемых в устройство цугов l=4/2-2=0. В рассматриваемом примере нет необходимости в дополнительных цуговых структурах (Фиг.2).

Для образующих код МЛРП полиномов более высоких степеней количество дополнительных цуговых структур составляет:

f(х)=х⁶ ⊕ х ⊕ 1, l=6/2-2=1;

f(х)=х⁸ ⊕ х⁷⊕ х⁵⊕ х³⊕ х ⊕ 1, l=8/2-2=2 и так далее.

Начальной комбинацией для формирования МЛРП в примере произвольно выбрана 1011 (4 элемента согласно степени образующего полинома). Генератор МЛРП автоматически дополняется одним элементом задержки до длины цуга L=5. Количество отводов на сумматор и их распределение, определяемые рекуррентным правилом, берутся соответственно с 1 и 4 ячеек сдвига.

Результат суммирования и значение крайней ячейки задержки цуга поступают на инвертор, имеющий k=n/2·2^n/2=4/2·2^4/2=2·4=8 входов и столько же выходов на блок схем логического умножения И. Законы инвертирования определены следующим образом (Фиг.2, фиг.3).

Количество выходов-отводов с инвертора на каждую схему логического умножения И z=n/2=4/2=2, а количество включаемых схем логического умножения И - ρ=2^n/2=2²=4. Общая структурная схема генератора СА ОДС для рассматриваемого примера представлена на фиг.2.

Анализ известного и предложенного устройства показывает, что в рамках оценки уровня боковых лепестков АКФ любой из последовательностей, составляющих сингулярный ансамбль, кроме периодической, их уровень единичный и не зависит от длины самой последовательности (Фиг.4).

ЛИТЕРАТУРА

1. Амиантов И.Н. Избранные вопросы статистической теории связи. - М.: Сов. радио, 1971.

2. Варакин Л.Е. Теория сложных сигналов. - М.: Сов. радио, 1970.

3. Свердлик М.Б. Оптимальные дискретные сигналы. - М.: Сов. радио, 1975.

4. Щетинин В.И., Притчина Л.С. Сингулярные ансамбли оптимальных дискретных сигналов. 10-я Международная конференция и выставка: «Цифровая обработка сигналов и ее применение» // Труды Российского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи им. А.С.Попова. 2008. Серия: Цифровая обработка сигналов и ее применение. Вып. Х-1, с.23-26.

Генератор сингулярных ансамблей оптимальных дискретных сигналов, состоящий из генератора линейных рекуррентных последовательностей максимальной длины, являющийся входом устройства, включающий n ячеек сдвига и сумматора по модулю два с кольцом обратной связи, отличающийся тем, что в него введены дополнительные ячейки сдвига с целью формирования цуговых структур длины L, блок инверторов и блок схем логического умножения И, причем k-выходов с крайних ячеек сдвига, образующих цуговые структуры и с сумматора по модулю два соединены с соответствующими k-входами блока инверторов, z-комбинаций-выходов которого соединены с соответствующими входами р-схем логического умножения И, m-выходы с которых являются выходами генератора сингулярного ансамбля оптимальных дискретных сигналов.

Изобретение относится к области электросвязи, в частности к генераторам ортогональных сигналов, и может быть использовано для создания генераторного оборудования многоканальных систем и сетей связи.

Стохастический генератор функций уолша // 2421770

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в стохастических функциональных преобразователях, стохастических вычислительных устройствах при вероятностном моделировании и стохастической обработке данных, а также в системах и сетях связи, в том числе, использующих технологию LTE.

Генератор дискретных экспоненциальных функций // 2371754

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах передачи и обработки информации, при построении фильтров и функциональных преобразователей, в системах управления, а также для анализаторов и синтезаторов сигналов.

Генератор сигналов // 2370806

Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано в аппаратуре для создания тока в подземных или подводных токопроводах (кабелях, трубопроводах и других изолированных от среды проводниках), как при непосредственном подключении к ним, так и с помощью индукционной катушки.

Генератор системы дискретных ортогональных сигналов // 2367002

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может использоваться в устройствах спектрального анализа и связи для генерирования ортогональных сигналов.

Системы и способы генерирования случайных чисел из астрономических событий // 2339073

Формирователь ортогональных сигналов с улучшенными автокорреляционными характеристиками // 2337397

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для создания генераторного оборудования многоканальных систем связи. .

Формирователь ортогональных сигналов с улучшенными автокорреляционными характеристиками // 2337397

Генератор производных последовательностей // 2327200

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к генераторам дискретных последовательностей, и может быть использовано в цифровых вычислительных устройствах, телевидении, телекоммуникационных системах при формировании ортогональных адресных последовательностей, а также в системах защиты информации.

Устройство формирования дискретных ортогональных многоуровневых сигналов // 2311674

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам формирования дискретных ортогональных многоуровневых сигналов. .

Генератор случайной последовательности // 2542903

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для генерации случайной последовательности значений из заданного множества значений с требуемыми характеристиками генерируемой последовательности. Техническим результатом является создание генератора, обеспечивающего генерацию последовательности значений из заданного множества значений с учетом наличия вероятностной связи каждого очередного значения с предыдущим. Устройство содержит первый селектор-мультиплексор, второй селектор-мультиплексор, первый регистр, источник случайных чисел, оперативное запоминающее устройство, K≥2 блоков хранения границ интервалов, K блоков сравнения, шифратор приоритетов, N≥1 инверторов, второй регистр. 2 ил.

Способ формирования коррелированных случайных сигналов // 2546579

Изобретение относится к способам создания широкополосных случайных процессов с заданными собственными и взаимными спектральными плотностями мощности и может быть использовано в приборостроении, машиностроении, вычислительной технике для создания, в частности, многоканальных автоматических систем, в испытаниях на вибростойкость к воздействиям случайной вибрации. Техническим результатом является генерирование двух случайных сигналов с заданной функцией когерентности. Способ включает формирование во временной области по заданным спектральным плотностям Sx(f) и Sy(f) стационарных случайных сигналов x(f), y(t) в форме разложения Райса-Пирсона со случайными на каждой гармонике fi фазами Θi и Ωi, определяемыми методом случайной выборки случайной величины, одна из которых - Θi для сигнала x(t) равномерно распределена в диапазоне [-π, π], а другая - Ωi для второго сигнала y(t) определяется как сумма Ωi=Θi+Δφi случайной величины Θi и случайной величины Δφi, равномерно распределенной в диапазоне [-φi, φi], границы которого определяются через взаимную спектральную плотность Sxy(f) случайных сигналов x(t) и y(t). 1 ил.

Генератор коррелированных случайных сигналов // 2546580

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для генерирования широкополосных случайных стационарных сигналов с заданными собственными и взаимными спектральными плотностями мощности. Техническим результатом является генерирование двух случайных сигналов с заданной функцией когерентности. Устройство содержит однопроцессорный компьютер, программное обеспечения для формирования по заданным спектральным плотностям Sx(f) и Sy(f) случайных сигналов в форме разложения Райса-Пирсона со случайными на каждой гармонике fi фазами Θi и Ωi, определяемыми методом случайной выборки случайной величины, одна из которых - Θi для сигнала x(f) равномерно распределена в диапазоне [-π, π], а другая - Ωi для второго сигнала y(t), определяется как сумма Ωi=Θi+Δφi случайной величины Θi и случайной величины Δφi, равномерно распределенной в диапазоне [-φi, φi], границы которого определяются через взаимную спектральную плотность Sxy(f) случайных сигналов x(t) и y(t) с последующим выполнением процедуры ОБПФ, модуля цифро-аналогового преобразователя для перевода сформированных цифровых сигналов в аналоговые сигналы генератора. 1 ил.

Генератор псевдослучайной функции // 2562373

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к генераторам псевдослучайных функций (ПСФ), и может быть использовано в цифровых вычислительных устройствах, а также в системах защиты информации. Техническим результатом является повышение скорости вычисления псевдослучайной функции. Устройство содержит два входа для секретного ключа и входных данных, три регистра, сумматор по модулю p, блок вычисления обратного элемента по модулю p, умножитель по модулю p, блок возведения в степень по модулю p. 1 ил., 1 табл.

Формирователь дискретных ортогональных функций // 2565500

Изобретение относится к формирователю дискретных ортогональных функций. Технический результат заключается в повышении помехоустойчивости формируемых дискретных ортогональных сигналов. Устройство формирования дискретных ортогональных многоуровневых сигналов содержит два коммутатора и блок задержки сигнала, причем пятый выход блока формирования функций Уолша подключен к управляющим входам первого и второго коммутатора, пятый и пятнадцатый выходы блока формирования функций Уолша подключены к верхнему и нижнему информационным входам первого коммутатора соответственно, пятый и тринадцатый выходы блока формирования функций Уолша подключены к верхнему и нижнему информационным входам второго коммутатора соответственно, выход второго коммутатора подключен к входу блока задержки сигнала, второй выход блока формирования функций Уолша подключен к управляющим входу третьего коммутатора, выходы первого коммутатора и блока задержки сигнала подключены к информационным входам третьего коммутатора, выход третьего коммутатора подключен к первым входам всех умножителей, выход i-ой функции Уолша блока формирования функций Уолша подключен ко вторым входам всех умножителей, выходы умножителей являются выходами формирователя дискретных ортогональных функций. 3 ил.

Способ формирования последовательности импульсных сигналов // 2574358

Изобретение относится к способу формирования последовательности импульсных сигналов, используя процессор, в частности, для системы калибровки системы измерения синхронизации венцов в турбомашине или другом вращающемся оборудовании. Техническим результатом является обеспечение возможности калибровки системы измерения синхронизации венцов в турбомашине. Способ содержит этапы, на которых: сохраняют множество элементов времени ожидания в блоке памяти, создают импульсный сигнал в блоке вывода сигнала во время по меньшей мере одного цикла процессора, считывают элемент времени ожидания из упомянутого блока памяти, создают нулевой сигнал в упомянутом блоке вывода сигнала для множества циклов процессора, полученных из упомянутого считанного элемента времени ожидания, подают сигналы, созданные в упомянутом блоке выходного сигнала для каждого цикла, в цифроаналоговый преобразователь и повторяют этапы создания импульсного сигнала, считывания элемента времени ожидания и создания нулевого сигнала для каждого импульсного сигнала в последовательности импульсных сигналов. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Цифровой рекурсивный формирователь отсчетов сигналов с линейной частотной модуляцией // 2577488

Изобретение относится к радиотехнике, автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для формирования высокостабильных и высокоточных сигналов с перестраиваемыми параметрами. Технический результат заключается в увеличении скорости перестройки параметров формирователя, уменьшении объема памяти с высокой точностью вычисления отсчетов сигнала. Устройство содержит блоки задержки, блоки вычитания, сумматоры, блоки умножения, регистры, ключи. Причем выходы регистров 17, 18, 21 и 22 соединены с входами ключей 23, 24, 25 и 26, соединенных с входами установки начальных условий блоков задержки 1, 2, 3 и 4, связанных через блоки умножения 5, 6, 9 и 10 соответственно с первыми входами блока вычитания 13, сумматора 14, блока вычитания 15 и сумматора 16, выходы которых соединены с информационными входами блоков задержки 1, 2, 3 и 4, выходы которых соединены с первыми входами блоков умножения 7, 8, 11 и 12, выходы которых соединены соответственно с вторым входом сумматора 14, входом вычитания блока вычитания 13, вторым входом сумматора 16, входом вычитания блока вычитания 15, выход регистра 19 соединен с вторыми входами блоков умножения 5 и 6, выход регистра 20 соединен с вторыми входами блоков умножения 7 и 8, выход блока вычитания 13 соединен с вторыми входами блоков умножения 9 и 10, выход сумматора 14 соединен с вторыми входами блоков умножения 11 и 12, выходы блока вычитания 15 и сумматора 16 являются выходами отсчетов синфазной и квадратурной составляющих ЛЧМ-сигнала. 1 ил.

Генератор дискретных ортогональных многофазовых сигналов // 2583718

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при создании генераторного оборудования для систем радиосвязи по каналам с замираниями. Технический результат заключается в повышении помехоустойчивости приемного устройства, работающего в двухлучевых каналах связи с переменными параметрами. Для этого предложен генератор дискретных ортогональных многофазовых сигналов, содержащий тактовый генератор, первый ключ, первый двухвходовый элемент ИЛИ, второй ключ, триггер, m-разрядный счетчик, блок формирования функций Уолша, m элементов НЕ, m сумматоров по модулю два, 2m двухвходовых элементов ИЛИ, 2m m-разрядных регистров сдвига, блок формирования углов сдвига фазы. 3 ил., 5 табл.

Генератор стохастических ортогональных кодов // 2615322

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано автономно или в комплексе для вычисления ортогонального базиса положительно определенной симметрической матрицы, который может быть использован для передачи информации в системе цифровой радиосвязи с множественным доступом с кодовым разделением каналов (CDMA). Техническим результатом является автоматизация процесса формирования исходных данных и обеспечение формирования систем стохастических ортогональных кодов. Устройство содержит генератор функций Попенко-Турко, позволяющий формировать ортогональные коды, в качестве которых используют ортогональный базис, определяемый собственными значениями и собственными векторами действительной положительно определенной симметрической матрицы, и блок стохастического формирования коэффициентов симметрической матрицы, содержащий микропроцессор, генератор псевдослучайных чисел, блок накопителя, блоки ОЗУ. 14 ил.

Генератор последовательностей кода джеффи // 2620988

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для создания генераторного оборудования многоканальных систем связи, в том числе применяющих технологию LTE, для построения информационных и инфокоммуникационных систем различного назначения. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей за счет формирования последовательностей кода Джеффи. Генератор последовательностей кода Джеффи содержит тактовый генератор (1), блок (2) формирования функций Уолша, формирователь (3) импульсов, триггер (4), первый ключ (5), второй ключ (6), сумматор (7), 2n умножителей (8) первой группы, 2n умножителей (9) второй группы, 2n-1 - разрядный циклический регистр (10) сдвига, управляемый инвертор (11), делитель (12) частоты, четырехразрядный циклический регистр (13) сдвига, первый дополнительный ключ (14), второй дополнительный ключ (15), третий дополнительный ключ (16), четвертый дополнительный ключ (17) и четырехвходовый сумматор (18). 6 ил.