Устройство синхронизации в системе радиосвязи с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты
Владельцы патента RU 2506702:
Открытое акционерное общество "Российский институт мощного радиостроения" (RU)
Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в системах связи с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты. Технический результат - сокращение времени поиска по задержке сигналов, повышение радиозащищенности и помехоустойчивости радиолинии. Для этого в одном устройстве совмещены функции фильтрации сигналов ППРЧ, поиска по задержке и функции демодуляции сигналов ППРЧ и использованы при поиске по задержке сигналы, идентичные по форме информационным сигналам с ППРЧ. Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь, блок «оконной» обработки сигналов, блок быстрого преобразования Фурье, демодулятор ППРЧ, блок весового сложения сигналов, блок выбора гипотезы, блок управления, селектор гипотез, опорный генератор , генератор ПСП. 1ил.
Настоящее изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в системах радиосвязи, использующих программную перестройку рабочей частоты.
Известны системы радиосвязи с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ), представленные в монографиях:
1. Мельников Л.А. и др. «Радиолинии с программной перестройкой рабочих частот». - Ленинград, ВОЛКАС, 1989 г.
2. Р.К. Диксон. «Широкополосные системы». - М.: Связь, 1979 г., с.191-192, рис.6.9в. Устройства поиска по задержке сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является система радиосвязи с ППРЧ, описанная в монографии В.И.Борисова и др. «Помехоустойчивая система радиосвязи с расширением спектра сигналов методом псевдослучайной перестройки рабочей частоты». - М.: Радио и связь, 2000 г., с.24, рис.1.7а и 1.7б, принятая за прототип.
Устройство содержит смеситель, на вход которого с выхода генератора кодовой последовательности поступает кодовая последовательность, идентичная кодовой последовательности сигналов передатчика с некоторым случайным сдвигом при фазе, определяемой величиной задержки сигнала на приеме относительно сигнала на передаче, а также разностью частот высокостабильных кварцевых генераторов на приеме и передаче и погрешностями начальной установки псевдослучайных частотных последовательностей на приеме и передаче. На другой вход смесителя поступает частотная последовательность генератора кода передатчика. С выхода смесителя сигналы поступают на вход узкополосного фильтра, выход которого подключен к входу решающего блока, принимающего решение о наличии или отсутствии синхронизации путем сравнения напряжения на выходе детектора с некоторым пороговым напряжением Z0, установленным на втором входе решающего блока.
Изменяя величину задержки сигналов генератора кодовой последовательности, осуществляют циклическое сканирование интервала возможных задержек принимаемого сигнала ППРЧ относительно передаваемого до тех пор, пока решающее устройство не выдаст сигнал о наличии синхронизации.
Недостатками всех аналогов являются относительно большое время поиска по задержке и низкая помехозащищенность.
Целью изобретения является сокращение времени синхронизации (поиска по задержке) за счет одновременной проверки всех гипотез (предположений) о возможной величине задержки сигнала на приеме по отношению к величине задержки сигнала на передаче.
Поставленная цель достигается за счет того, что в устройство синхронизации в системе радиосвязи с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, содержащее генератор тактовой частоты, перестраиваемый генератор частот, введены аналого-цифровой преобразователь (АЦП), вход которого является входом устройства, а выход соединен с входом блока «оконной» обработки сигналов, выход блока «оконной» обработки сигналов соединен с входом блока быстрого преобразования Фурье (БПФ), выход блока БПФ соединен с первым входом демодулятора сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ), выход демодулятора ППРЧ соединен с входом блока весового сложения сигналов, один из выходов блока весового сложения сигналов является выходом принимаемых информационных сигналов, а другой соединен со входом блока выбора гипотезы, другой вход и выход блока выбора гипотезы соединены соответственно с выходом и входом блока управления, другие выходы которого соединены с входом селектора гипотез, входом блока БПФ, а второй вход блок БПФ соединен с с выходом опорного генератора, другие выходы опорного генератора соединены соответственно со входом АЦП, входом блока «оконной» обработки сигналов, блоком БПФ и входом генератора псевдослучайных последовательностей (ПСП); выход генератора ПСП соединен со входом селектора гипотез, управление которым осуществляется с выхода блока управления, а выход селектора гипотез соединен со вторым входом демодулятора ППРЧ.
На чертеже представлена блок-схема устройства синхронизации в системе радиосвязи с псевдослучайной перестройкой частоты. Она содержит:
1 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);
2 - блок «оконной» обработки сигналов;
3 - блок быстрого преобразования Фурье (БПФ);
4 - демодулятор ППРЧ;
5 - блок весового сложения сигналов;
6 - блок выбора гипотезы;
7 - блок управления;
8 - селектор гипотез;
9 - опорный генератор;
10 - генератор ПСП
Работа устройства состоит в следующем.
В устройство поиска по задержке сигналов с пседослучайной перестройкой рабочей частоты, содержащее опорный генератор, генератор ПСП, введены последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь (АЦП), на один вход которого подаются сигналы в полосе частот ППРЧ, а на другой вход - от высокостабильного опорного генератора тактовая частота fs, необходимая для обеспечения дискретного преобразования Фурье в полосе частот ППРЧ (см. Ричард Лайонис. «Цифровая обработка сигналов». - М.: Бином, 2006, с.49-58). С выхода АЦП отсчеты значений напряжения в полосе поступают на вход блока «оконной» обработки сигналов, обеспечивающего построение частотного спектра в полосе частот ППРЧ с помощью дискретного преобразования Фурье (ДПФ) (см. Ричард Лайонис. «Цифровая обработка сигналов». - М.: Бином, 2006, с.90-98). С выхода блока «оконной» обработки сигналов цифровая последовательность поступает на вход блока, осуществляющего «быстрое» преобразование Фурье (БПФ). На один из входов блока БПФ поступает соответствующая тактовая последовательность от высокостабильного опорного генератора, при этом каждый бин БПФ рассматривается как результат фильтрации поступающего на вход приемной части напряжения, при этом полоса пропускания каждого такого «фильтра» в полосе частот ППРЧ определяется вариантом «оконной» обработки, частотной дискретизации и количеством используемых отсчетов АЦП.
Результаты обработки сигналов синхронизации в полосе частот ППРЧ, осуществляемой в блоке БПФ, поступают на вход демодулятора ППРЧ. Одновременно на другой вход демодулятора ППРЧ поступают сигналы с выхода селектора гипотез, соответствующие возможным значениям задержки информационных сигналов в пределах допустимого интервала задержки.
Селектор гипотез обеспечивает формирование совокупности частотно-временных матриц для всех возможных значений задержки информационных сигналов. Формирование этой совокупности матриц осуществляется в селекторе гипотез с использованием частотно-временной матрицы, соответствующей фиксированной задержке сигнала, принимаемой за исходную, которая поступает от генератора ПСП на вход селектора гипотез.
Поскольку на приеме известна информация, передаваемая в течение интервала времени, отводимого для определения величины задержки, то значение величины задержки, при котором эта информация поступает с выхода блока весового сложения элементов сигналов быстрой ППРЧ на вход блока выбора гипотезы о величине задержки, будет означать завершение процедуры синхронизации и начало выдачи информации с выхода блока весового сложения элементов сигналов получателю информации. Процедуры перемножения гипотез после определения величины задержки сигнала реализуются блоком управления. До окончания передачи сообщения для демодуляции сигналов ППРЧ используется только гипотеза о величине задержки сигналов, определенная в процессе синхронизации.
Таким образом, в заявляемом устройстве обеспечивается сокращение времени поиска по задержке за счет одновременной проверки всех гипотез о возможной величине задержки. При этом сокращение времени задержки определяется величиной
To/N,
где То - время проверки одной гипотезы о величине задержки,
N - количество проверяемых гипотез,
где ∆T - возможный интервал времени задержки сигналов на приеме,
δ - допустимая погрешность оценки времени задержки. В устройстве обеспечивается совмещение функций синхронизации и приема сигналов ППРЧ, а также использование сигналов ППРЧ, идентичных информационным, для обеспечения поиска сигналов по задержке (синхронизации).
Устройство синхронизации в системе радиосвязи с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, содержащее опорный генератор (ОГ) и генератор псевдослучайных последовательностей (ПСП), отличающееся тем, что введены аналого-цифровой преобразователь (АЦП), блок «оконной» обработки сигналов, блок быстрого преобразования Фурье (блок БПФ), демодулятор сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (демодулятор ППРЧ), блок весового сложения сигналов, блок выбора гипотезы (блок выбора), блок управления и селектор гипотез, при этом первый вход АЦП является входом устройства, а выход АЦП соединен с первым входом блока «оконной» обработки сигналов, выход которого соединен с первым входом блока БПФ, выход которого соединен с первым входом демодулятора ППРЧ, выход которого соединен с первым входом блока весового сложения сигналов, чей первый выход является выходом принимаемых информационных сигналов, а второй выход блока весового сложения сигналов соединен с первым входом блока выбора, второй вход блока выбора и второй вход блока весового сложения сигналов соединены соответственно с первым и вторым выходами блока управления, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно со вторым входом блока БПФ и первым входом селектора гипотез, второй вход которого соединен с выходом генератора ПСП, выход селектора гипотез соединен с входом демодулятора ППРЧ, второй вход блока управления соединен с выходом блока выбора, а первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы ОГ соединены соответственно со вторым входом АЦП, вторым входом блока «оконной» обработки, третьим входом блока БПФ, входом генератора ПСП и первым входом блока управления.
