RU2701059C1 - Digital multichannel correlator of phase-shift keyed signals - Google Patents
Digital multichannel correlator of phase-shift keyed signals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2701059C1 RU2701059C1 RU2018139947A RU2018139947A RU2701059C1 RU 2701059 C1 RU2701059 C1 RU 2701059C1 RU 2018139947 A RU2018139947 A RU 2018139947A RU 2018139947 A RU2018139947 A RU 2018139947A RU 2701059 C1 RU2701059 C1 RU 2701059C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- adder
- input
- shift register
- subtractor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
- G06F17/10—Complex mathematical operations
- G06F17/15—Correlation function computation including computation of convolution operations
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B1/69—Spread spectrum techniques
- H04B1/707—Spread spectrum techniques using direct sequence modulation
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L27/00—Modulated-carrier systems
- H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
- H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам обработки широкополосных псевдослучайных сигналов с кодовой фазовой манипуляцией и может быть использовано для вычисления корреляционных функций в радиолокационных приемных устройствах и устройствах измерительной техники.The invention relates to devices for processing broadband pseudo-random signals with code phase-shift keying and can be used to calculate correlation functions in radar receiving devices and devices of measuring equipment.
Известно устройство коррелятора (Ширман Я.Д., Манжос В.Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. - М: Радио и связь, 1981. - 416 с.), позволяющее вычислять функцию корреляции в базовой полосе частот между принимаемым фазоманипулированным по закону N-элементной псевдослучайной двоичной последовательности и опорным соответствующим принимаемому сигналами, представленный линейным стационарным фильтром, согласованным с одним периодом последовательности. Взаимная функция корреляции вычисляется посредством поэлементного суммирования значений принимаемого сигнала в пределах периода последовательности со сменой или без смены знака слагаемых в зависимости от значений соответствующих элементов опорной двоичной последовательности. Для этого в состав фильтра включено устройство задержки с шагом, равным длительности одного элемента, и с числом шагов, равным числу элементов N опорной последовательности. Выходы устройства задержки соединены с N передаточными звеньями, через которые с инверсией или без инверсии знака отсчеты сигнала передаются на N-входовый сумматор с оптимальным фильтром на выходе.A device of the correlator is known (Shirman Y.D., Manzhos VN Theory and technique of processing radar information against a background of interference. - M: Radio and communications, 1981. - 416 p.), Which allows to calculate the correlation function in the base frequency band between the received phase-manipulated according to the law of the N-element pseudo-random binary sequence and the reference corresponding to the received signals, represented by a linear stationary filter, consistent with one period of the sequence. The mutual correlation function is calculated by elementwise summation of the values of the received signal within the sequence period with or without changing the sign of the terms depending on the values of the corresponding elements of the reference binary sequence. For this, a delay device is included in the filter with a step equal to the duration of one element and with the number of steps equal to the number of elements N of the reference sequence. The outputs of the delay device are connected to N transfer links through which the signal samples are transmitted to the N-input adder with an optimal output filter with or without sign inversion.
В этом корреляторе реализация согласованных фильтров сложна, а быстродействие недостаточно. Согласованный фильтр после сумматора увеличивает время, затрачиваемое на обработку сигнала и замедляет работу коррелятора.In this correlator, the implementation of matched filters is complex, and the performance is insufficient. The matched filter after the adder increases the time taken to process the signal and slows down the correlator.
Известен многоканальный цифровой коррелятор периодических фазоманипулированных сигналов, описанный в авторском свидетельстве СССР №734716 опубликованном 18.05.80, содержащий генератор опорной кодовой последовательности, выход которого подключен ко входу регистра сдвига, аналого-цифровой преобразователь, вход которого является входом устройства, N каналов, каждый из которых содержит накапливающий сумматор и блок умножения, первые входы блоков умножения соединены с выходом аналого-цифрового преобразователя. Это устройство выбрано за прототип.Known multi-channel digital correlator of periodic phase-shift keyed signals described in USSR author's certificate No. 734716 published 05/18/80, containing a reference code sequence generator, the output of which is connected to the input of the shift register, an analog-to-digital converter, the input of which is the input of the device, N channels, each of which contains the accumulating adder and the multiplication unit, the first inputs of the multiplication units are connected to the output of the analog-to-digital Converter. This device is selected as a prototype.
В этом устройстве отсутствует синхронизация опорной последовательности и процесса дискретизации принимаемого сигнала, из-за чего возможна выборка отсчетов сигнала во время смены значений принимаемой кодовой последовательности, это ведет к появлению помех и уменьшению уровня полезной составляющей в распределении функции корреляции. Кроме того, к снижению быстродействия ведет необходимость разделить во времени этапы накопления данных и их обработки. В том случае, если входной сигнал поступает непрерывно, это приведет к потере информации.This device does not synchronize the reference sequence and the sampling process of the received signal, because of which it is possible to sample the signal samples during a change in the values of the received code sequence, this leads to interference and a decrease in the level of the useful component in the distribution of the correlation function. In addition, to reduce performance leads to the need to separate in time the stages of data storage and processing. In the event that the input signal arrives continuously, this will lead to loss of information.
Технический результат предлагаемого устройства заключается в повышении быстродействия работы многоканального коррелятора при упрощении его структурной схемы.The technical result of the proposed device is to increase the performance of the multi-channel correlator while simplifying its structural scheme.
Технический результат достигается тем, что в цифровой многоканальный коррелятор фазоманипулированных сигналов, содержащий генератор опорной кодовой последовательности, аналого-цифровой преобразователь, вход которого является входом устройства, регистр сдвига и N каналов обработки, введено устройство синхронизации, а в каждый канал обработки введен сумматор-вычитатель с накоплением, причем, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с входом регистра сдвига, каждый из N выходов которого параллельно соединен со вторыми информационными входами сумматоров-вычитателей соответствующих каналов, а выход каждого сумматора-вычитателя соединен с собственным первым информационным входом и является выходом устройства, выход генератора опорной кодовой последовательности одновременно соединен с управляющими входом каждого сумматора-вычитателя, а выходы устройства синхронизации соединены с тактовыми входами аналого-цифрового преобразователя, регистра сдвига и генератора опорной кодовой последовательностиThe technical result is achieved in that a digital multi-channel correlator of phase-shifted signals containing a reference code sequence generator, an analog-to-digital converter, the input of which is a device input, a shift register and N processing channels, a synchronization device is introduced, and a subtractor-adder is introduced into each processing channel with accumulation, moreover, the output of the analog-to-digital converter is connected to the input of the shift register, each of the N outputs of which is connected in parallel with the second information ion inputs of adders-subtracters of the corresponding channels, and the output of each adder-subtractor is connected to its own first information input and is the output of the device, the output of the reference code sequence generator is simultaneously connected to the control inputs of each adder-subtracter, and the outputs of the synchronization device are connected to the clock inputs of the analog- digital converter, shift register, and reference code sequence generator
На фигуре 1 показана структурная электрическая схема предлагаемого цифрового многоканального коррелятора, где показано:The figure 1 shows a structural electrical diagram of the proposed digital multi-channel correlator, which shows:
1 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);1 - analog-to-digital Converter (ADC);
2 - регистр сдвига;2 - shift register;
3 - сумматоры-вычитателей N-каналов обработки;3 - adders-subtractors of N-processing channels;
4 -генератор опорной последовательности;4 - reference sequence generator;
5 - устройство синхронизации.5 - synchronization device.
Входом предлагаемого устройства является вход АЦП 1, выход которого соединен со входом регистра сдвига 2. Каждый из N выходов регистра сдвига 2 параллельно соединен со вторым информационным входом сумматора-вычитателя 3 соответствующего канала обработки. Выход каждого из N сумматора-вычитателя 3 соединен со своим первым информационным входом, а также является выходом устройства. Выход генератора опорной последовательности 4 соединен с управляющим входом каждого из N сумматора-вычитателя. Выходы устройства синхронизации 5 соединены с тактовыми входами аналого-цифрового преобразователя, регистра сдвига и генератора опорной кодовой последовательностиThe input of the proposed device is the input of the ADC 1, the output of which is connected to the input of the
Повышение быстродействия осуществляется за счет вычисления взаимной функции корреляции между принимаемым и опорным, задающим одновременно закон модуляции сигналами на линейном массиве параллельно работающих сумматоров-вычитателей, на каждый из которых одновременно поступают следующие один за другим цифровые отсчеты опорного сигнала и отсчеты принимаемого сигнала из текущего окна анализа. При этом из каждого канала коррелятора-прототипа исключается умножитель и накапливающий сумматор, а вводится накапливающий сумматор-вычитатель, управляемый опорным сигналом, что позволяет исключить операции умножения.The performance increase is achieved by calculating the mutual correlation function between the received and the reference, which simultaneously sets the modulation law for signals on a linear array of parallel working adders-subtracters, each of which simultaneously receives one after the other digital samples of the reference signal and samples of the received signal from the current analysis window . At the same time, a multiplier and an accumulating adder are excluded from each channel of the prototype correlator, and an accumulating adder-subtractor controlled by the reference signal is introduced, which eliminates the multiplication operation.
Коррелятор работает следующим образом.The correlator works as follows.
Смесь полезного сигнала, помех и шума с выхода высокочастотной части приемника поступает на вход АЦП 1, где преобразуется в цифровую форму. Данные, полученные с АЦП пошагово с частотой дискретизации АЦП передаются в регистр сдвига 2 и пошагово сдвигаются по сигналу готовности АЦП. Каждый из N выходов регистра сдвига соединен со вторым информационным входом сумматора-вычитателя 3, соответствующего канала. На управляющий вход каждого из сумматора-вычитателя одновременно поступает значение от генератора опорной последовательности 4, и происходит либо суммирование с накопленным в предыдущем шаге значением функции корреляции, либо вычитание из накопленного текущего значения на выходе регистра сдвига соответствующего канала. После накопления во всех регистрах сдвига значений входного сигнала с выхода всех сумматоров-вычитателей снимается функции корреляции. Количество N выходов регистра сдвига и сумматоров-вычитателей равно количеству отсчетов опорной последовательности. Устройство синхронизации 5 необходимо для формирования тактовой частоты АЦП, регистра сдвига, сумматоров-вычитателей и генератора опорной последовательности. Благодаря тому, что сумматоры-вычитатели могут работать с частотой, превышающей частоту дискретизации АЦП, а, следовательно, и частоту поступления данных, можно сказать, что коррелятор работает в реальном масштабе времени. Это позволяет обрабатывать непрерывно поступающие входные отсчеты. Регистр сдвига, сумматоры-вычитатели и устройство синхронизации целесообразно реализовывать на одной ПЛИС.A mixture of useful signal, noise and noise from the output of the high-frequency part of the receiver is fed to the input of the ADC 1, where it is converted to digital form. The data obtained from the ADC is step by step with the sampling frequency of the ADC transferred to shift
Проверка работоспособности предлагаемого цифрового коррелятора проводилась в лабораторном эксперименте по измерению временной задержки сигналов от акустических источников, находящихся на разном расстоянии от точки приема. При этом блоки 2, 3, 4, 5 были реализованы на ПЛИС. Результат вычисления корреляционной функции при измерении временного сдвига сигналов от двух акустических источников представлен на фиг. 2. В одном случае эти источники были удалены на расстояние 1.1 м и 4.3 м (фиг. 2а), а в другом - на расстояние 1.8 м и 4.3 м (фиг. 2б) от точки приема. Значения взаимной функции корреляции R(n) представлены в относительных единицах. Измерялась разность временных задержек δτ=τ2-τ1 сигналов от второго τ2 и первого τ1 источников. В первом случае δτ=δτ1=12, а во втором δτ=δτ2=8. Во времени это соответствует 9.6 мс и 8 мс, а по разности хода звуковой волны при скорости звука 330 м/с -δτ1=(3.17±0.3) м и δτ2=(2.64±0.3) м. Измеренные значения δτ1 и δτ2 близки к установленным расстояниям между источниками 3.2 м и 2.5 м. Основная причина погрешности измерений обусловлена периодом дискретизации АЦП. Основной причиной искажений, представленных на фиг. 2 распределений R(n) явились интерференционные эффекты и переотражения от посторонних объектов в зоне обзора, добавляющих в принимаемый сигнал непредсказуемые и коррелирующие с опорным сигналом составляющие.The performance check of the proposed digital correlator was carried out in a laboratory experiment to measure the time delay of signals from acoustic sources located at different distances from the receiving point. In this case,
Опорную псевдослучайную последовательность, например, М-последовательность, состоящую из набора элементарных импульсов со значениями амплитуды в случае фазовой манипуляции 1 и -1, можно заменить набором, состоящим из значений 0 и 1 соответственно. Это позволяет заменить операцию умножения в корреляторе на управление сумматором-вычитателем, когда при сигнале "0" на управляющем входе сумматора-вычитателя происходит суммирование, а при сигнале "1" вычитание. В результате предлагаемое устройство становится инвариантным к способу кодовой манипуляции. При фазовой кодовой манипуляции в модулирующем устройстве значение опорной последовательности 0 заменяется на 1, а 1 на -1. При амплитудной манипуляции остается неизменной. В обоих случаях опорная кодовая последовательность состоит из набора 0 и 1.The reference pseudo-random sequence, for example, an M-sequence consisting of a set of elementary pulses with amplitude values in the case of phase manipulation 1 and -1, can be replaced by a set consisting of values 0 and 1, respectively. This allows you to replace the operation of multiplication in the correlator with the control of the adder-subtracter, when the signal "0" at the control input of the adder-subtractor, the summation occurs, and the signal "1" subtracts. As a result, the proposed device becomes invariant to the method of code manipulation. During phase-shift code manipulation in a modulating device, the value of the reference sequence 0 is replaced by 1, and 1 by -1. With amplitude manipulation remains unchanged. In both cases, the reference code sequence consists of a set of 0 and 1.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018139947A RU2701059C1 (en) | 2018-11-12 | 2018-11-12 | Digital multichannel correlator of phase-shift keyed signals |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018139947A RU2701059C1 (en) | 2018-11-12 | 2018-11-12 | Digital multichannel correlator of phase-shift keyed signals |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2701059C1 true RU2701059C1 (en) | 2019-09-24 |
Family
ID=68063282
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018139947A RU2701059C1 (en) | 2018-11-12 | 2018-11-12 | Digital multichannel correlator of phase-shift keyed signals |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2701059C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2735488C1 (en) * | 2020-04-03 | 2020-11-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Майкопский государственный технологический университет" | Digital correlator |
RU2764876C1 (en) * | 2021-04-13 | 2022-01-21 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Accumulating adder-subtractor modulo random natural number |
CN115473544A (en) * | 2022-08-30 | 2022-12-13 | 天津津航计算技术研究所 | FPGA folding correlator structure and control method |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU734716A1 (en) * | 1978-02-17 | 1980-05-15 | Ленинградский Ордена Ленина Электротехнический Институт Им.В.И. Ульянова(Ленина) | Digital multichannel correlator of periodic phase-manipulated signals |
US4707839A (en) * | 1983-09-26 | 1987-11-17 | Harris Corporation | Spread spectrum correlator for recovering CCSK data from a PN spread MSK waveform |
US5963586A (en) * | 1994-09-09 | 1999-10-05 | Omnipoint Corporation | Method and apparatus for parallel noncoherent correlation of a spread spectrum signal |
RU2160500C1 (en) * | 1999-08-12 | 2000-12-10 | Государственное унитарное предприятие Воронежский научно-исследовательский институт связи | Multiple-channel correlator with suppression of system noise for base station of code-division communication system |
US7430257B1 (en) * | 1998-02-12 | 2008-09-30 | Lot 41 Acquisition Foundation, Llc | Multicarrier sub-layer for direct sequence channel and multiple-access coding |
RU2385542C2 (en) * | 2007-11-21 | 2010-03-27 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Receiving device of noise-like signals |
-
2018
- 2018-11-12 RU RU2018139947A patent/RU2701059C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU734716A1 (en) * | 1978-02-17 | 1980-05-15 | Ленинградский Ордена Ленина Электротехнический Институт Им.В.И. Ульянова(Ленина) | Digital multichannel correlator of periodic phase-manipulated signals |
US4707839A (en) * | 1983-09-26 | 1987-11-17 | Harris Corporation | Spread spectrum correlator for recovering CCSK data from a PN spread MSK waveform |
US5963586A (en) * | 1994-09-09 | 1999-10-05 | Omnipoint Corporation | Method and apparatus for parallel noncoherent correlation of a spread spectrum signal |
US7430257B1 (en) * | 1998-02-12 | 2008-09-30 | Lot 41 Acquisition Foundation, Llc | Multicarrier sub-layer for direct sequence channel and multiple-access coding |
RU2160500C1 (en) * | 1999-08-12 | 2000-12-10 | Государственное унитарное предприятие Воронежский научно-исследовательский институт связи | Multiple-channel correlator with suppression of system noise for base station of code-division communication system |
RU2385542C2 (en) * | 2007-11-21 | 2010-03-27 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Receiving device of noise-like signals |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2735488C1 (en) * | 2020-04-03 | 2020-11-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Майкопский государственный технологический университет" | Digital correlator |
RU2764876C1 (en) * | 2021-04-13 | 2022-01-21 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Accumulating adder-subtractor modulo random natural number |
CN115473544A (en) * | 2022-08-30 | 2022-12-13 | 天津津航计算技术研究所 | FPGA folding correlator structure and control method |
CN115473544B (en) * | 2022-08-30 | 2023-07-04 | 天津津航计算技术研究所 | FPGA folding correlator structure and control method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2701059C1 (en) | Digital multichannel correlator of phase-shift keyed signals | |
RU2628904C1 (en) | Computer for improvement of interference | |
RU2642418C1 (en) | Interference reject filter | |
RU2634190C1 (en) | Interference rejecting counter | |
RU170068U1 (en) | ADAPTIVE DEVICE FOR SUPPRESSING INTERFERENCE | |
RU2582877C1 (en) | Adaptive compensator of passive interference phase | |
NL8304210A (en) | DIGITAL IMPULSE COMPRESSION FILTER. | |
RU161949U1 (en) | COMPUTER FOR AUTO COMPENSATION OF SHIFT PHASE SHIFTS | |
RU194735U1 (en) | QUASI-OPTIMAL PROCESSING DEVICE FOR MULTI-FREQUENCY PSEUD NOISE SIGNAL | |
RU2634191C1 (en) | Interference rejection counter | |
RU2550757C1 (en) | Device for detecting hydroacoustic noise signals based on quadrature receiver | |
RU2642808C1 (en) | Interference suppressor | |
RU2583537C1 (en) | Auto-compensator for doppler phase of passive interference | |
RU2559750C1 (en) | Calculator of doppler phase of passive interference | |
RU172503U1 (en) | LIABILITY COMPUTER-REDUCER | |
RU2646330C1 (en) | Computer for rejective interference filtration | |
RU172404U1 (en) | PASSIVE INTERFERENCE MANAGER | |
RU172405U1 (en) | PASSIVE INTERFERENCE REDUCTION DEVICE | |
RU172504U1 (en) | COMPUTING DEVICE OF INTERFERENCE OF INTERFERENCE | |
RU2550315C1 (en) | Doppler phase meter of passive noise | |
RU2641647C1 (en) | Rejection filter | |
RU2196385C2 (en) | Broadband noise suppression device | |
RU2628907C1 (en) | Computer for interference compensation | |
RU2331103C1 (en) | Method of processing pseudonoise signal and device for implementing this method | |
RU2510933C2 (en) | Device for synchronisation in radio communication system with programmed operational frequency tuning |