RU2085046C1

RU2085046C1 - Digital data transmission system

Info

Publication number: RU2085046C1
Application number: RU94044906A
Authority: RU
Inventors: А.Г. Соколов; В.Я. Архипкин; К.А. Мешковский
Original assignee: Акционерное общество "БСД/СИЛИКОН"
Priority date: 1994-12-28
Filing date: 1994-12-28
Publication date: 1997-07-20

Abstract

FIELD: communication engineering. SUBSTANCE: system transmitter has series-connected antenna, buffer storage, coder, modulators, amplifier, and one more antenna. Connected to modulator is carrier generator and to other modulator, pseudorandom sequence generator whose second output is connected through frequency multiplier and switch to buffer storage. Receiver has series-connected antenna, amplifier, modulator, coherent detector, solver, noise-immune code decoder, data sink. Connected to first and second inputs of demodulator is search and synchronism maintaining device whose second output is connected through frequency multiplier and switch to frame synchronizer. In addition, carrier recovery device is inserted between two inputs of coherent detector. EFFECT: reduced time of digital data transmission, simplified design, improved noise immunity. 1 dwg

Description

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в системах с кодовым уплотнением сигналов в спутниковой связи. В радиолиниях для борьбы с многолучевостью и замиранием радиосигналов и для борьбы с воздействием преднамеренных помех. The invention relates to communication technology and can be used in systems with code compression of signals in satellite communications. In radio links to combat multipath and fading of radio signals and to combat the effects of intentional interference.

Известна система передачи двоичных информационных сигналов по патенту США N 4229821, НКИ 375-53. Эта система содержит на передающей стороне источник информационных сигналов, генератор тактовой и несущей частот, модулирующий каскад, а на приемной стороне входной каскад, схему опорной несущей, схему демодуляции, схему выработки эталонного тактового сигнала, схему регенерации, логическую комбинационную схему. Недостатками такой системы являются относительная сложность, большое время вхождения в синхронизм, обусловленное необходимостью синхронизации несущей и тактовых частот. A known system for transmitting binary information signals according to US patent N 4229821, NCI 375-53. This system contains on the transmitting side a source of information signals, a clock and carrier frequency generator modulating a cascade, and on the receiving side an input stage, a reference carrier circuit, a demodulation circuit, a reference clock signal generating circuit, a regeneration circuit, a logical combinational circuit. The disadvantages of such a system are the relative complexity, the long time to enter synchronism, due to the need to synchronize the carrier and clock frequencies.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является система передачи дискретной информации, описанная в J.K. Holmes. Coherent Spread Spectrum Systems. Krieger Publlshing Company. Malabar. Florida. 1990, p. 624. The closest in technical essence and the achieved effect is the discrete information transmission system described in J.K. Holmes. Coherent Spread Spectrum Systems. Krieger Publlshing Company. Malabar Florida 1990, p. 624.

Известная система содержит (см. приложение) в составе передатчика последовательно соединенные источник информации, кодер, первый и второй модуляторы, усилитель и антенну, при этом к первому модулятору подключен генератор несущей частоты, а ко второму модулятору подключен генератор псевдослучайных последовательностей (ПСП). Приемник системы включает последовательно соединенные антенну, усилитель, демодулятор, когерентный детектор, решающее устройство, декодер и приемник информации, причем между первым и вторым входами демодулятора включено устройство поиска и поддержания синхронизма, между первым и вторым входами когерентного детектора включено устройство восстановления и фазирования несущей, между первым и вторым входами решающего устройства включен выделитель тактовой частоты, второй выход которого через устройство цикловой синхронизации подключен к декодеру помехоустойчивого кода, вход которого дополнительно соединен с устройством цикловой синхронизации. Кодированный кодером сигнал осуществляет вначале модуляцию несущей частоты, затем подвергается модуляции элементарными импульсами (чипами) псевдослучайной последовательности, усиливается и излучается антенной. На приемной стороне принятый сигнал усиливается, поступает на устройство поиска и поддержания синхронизма между приемным и опорным сигналами ПСП. Устройства поиска и поддержания синхронизма ПСП широко известны (см. например, А.И. Алексеев, А. Г. Шереметьев, Г.И. Тузов, Б.И. Глазов, "Теория и применение псевдослучайных сигналов", изд-во "Наука", М. 1969, рис. 6.7, 6.8, 6.12 или "Шумоподобные сигналы в системах передачи информации" под ред. Пестрякова В. Б. М. Сов. радио, 1973, рис. 5.5.1, рис. 5.6.2) и, как правило, включают дискриминатор задержки, генератор ПСП и управляемый тактовый генератор. При достижении синхронизма по фазе опорная ПСП, получаемая от генератора ПСП устройства поиска и поддержания синхронизма ПСП, снимает в демодуляторе псевдослучайную модуляцию с принимаемого сигнала и восстановленный узкополосный сигнал подается на устройство восстановления и фазирования несущей и когерентный детектор, в котором производится когерентное детектирование принимаемого сигнала с помощью восстановленной несущей. Продетектированный сигнал подается на выделитель тактовой частоты (ВТЧ) и решающее устройство (РУ) для принятия решений о принимаемых сигналах в моменты, задаваемые тактовой синхронизацией с ВТЧ. С решающего устройства регенерированные сигналы поступают одновременно на устройство цикловой синхронизации и декодер помехоустойчивого кода, с которого информационные данные поступают к приемнику информации. Недостатками прототипа является большое время вхождения в синхронизм, обусловленное необходимостью последовательно осуществлять сначала синхронизацию по фазе ПСП, затем тактовую синхронизацию. Кроме того, точность тактовой синхронизации, осуществляемая ВТЧ, невысокая, требуется введение устройства ВТЧ на приеме. The known system contains (see the appendix), as part of the transmitter, a source of information, an encoder, first and second modulators, an amplifier and an antenna, connected in series with the carrier frequency generator, and a pseudorandom sequence generator (PSP) connected to the second modulator. The receiver of the system includes a series-connected antenna, amplifier, demodulator, coherent detector, solver, decoder and information receiver, and between the first and second inputs of the demodulator is included a search and synchronization device, between the first and second inputs of a coherent detector a carrier recovery and phasing device is included, between the first and second inputs of the deciding device, a clock selector is included, the second output of which is connected via a cyclic synchronization device error-correcting code to a decoder whose input is additionally connected with the apparatus frame synchronization. The signal encoded by the encoder first modulates the carrier frequency, then undergoes modulation by elementary pulses (chips) of the pseudo-random sequence, is amplified and emitted by the antenna. At the receiving side, the received signal is amplified, fed to the device for searching and maintaining synchronism between the receiving and reference signals of the SRP. Search and synchronism synchronization support devices are widely known (see, for example, A.I. Alekseev, A.G. Sheremetyev, G.I. Tuzov, B.I. Glazov, "Theory and Application of Pseudorandom Signals," Science) ", M. 1969, fig. 6.7, 6.8, 6.12 or" Noise-like signals in information transmission systems "edited by V. B. Pestryakov, Sov. Radio, 1973, fig. 5.5.1, fig. 5.6.2) and typically include a delay discriminator, a bandwidth generator, and a controlled clock. When phase synchronism is achieved, the reference SRP received from the SRP generator of the SRP search and maintain synchronism device removes pseudo-random modulation from the received signal in the demodulator and the restored narrow-band signal is fed to the carrier recovery and phasing device and a coherent detector in which the received signal is coherently detected from using restored carrier. The detected signal is fed to a clock frequency selector (VTCH) and a deciding device (RU) for making decisions about the received signals at the moments specified by clock synchronization with the VTCH. From the solver, the regenerated signals are simultaneously transmitted to the cyclic synchronization device and the error-correcting code decoder, from which the information data is sent to the information receiver. The disadvantages of the prototype is the long time to enter synchronism, due to the need to sequentially carry out the first synchronization phase of the memory bandwidth, then the clock synchronization. In addition, the accuracy of the clock synchronization carried out by the VHF is low, it is necessary to introduce the device at the reception.

Таким образом, задачей настоящего изобретения является создание системы для передачи дискретной информации, обладающей более высоким быстродействием при одновременном упрощении устройства. Thus, an object of the present invention is to provide a system for transmitting discrete information having higher speed while simplifying the device.

Поставленная задача решается следующим образом. The problem is solved as follows.

В систему для передачи дискретной информации, содержащую в передатчике источник информации и последовательно соединенные кодер, первый и второй модуляторы, усилитель и антенну, а также генераторы несущей частоты и ПСП, подключенные к первому и второму модуляторам соответственно, а в приемнике - последовательно соединенные антенну, усилитель, демодулятор, когерентный детектор, решающее устройство, декодер помехоустойчивого кода и приемник информации и, кроме того, устройство поиска и поддержания синхронизма, включенное между первым и вторым входами демодулятора, блок восстановления несущей, включенный между первым и вторым входами когерентного детектора, устройство цикловой синхронизации, первый вход которого соединен с первым входом декодера помехоустойчивого кода, а выход со вторым входом декодера помехоустойчивого кода, дополнительно введены в передатчик второй выход от генератора ПСП в виде дешифратора начала ПСП, на котором появляются импульсы с периодом повторения ПСП, буферная память, умножитель частоты и ключ, причем буферная память включена между источником информации и кодером, а ее второй вход через ключ и умножитель частоты связан со вторым выходом генератора ПСП. В приемник дополнительно введены второй выход от генератора ПСП устройства поиска и поддержания синхронизма в виде дешифратора начала ПСП, на котором появляются импульсы с периодом повторения ПСП, умножитель частоты и ключ, при этом умножитель частоты включен между вторым выходом генератора ПСП устройства поиска и поддержания синхронизма и первым входом ключа, второй вход которого связан со вторым выходом генератора ПСП устройства поиска и поддержания синхронизма, а выход ключа связан со вторым входом решающего устройства и вторым входом устройства цикловой синхронизации. Как будет показано ниже, введение в состав системы вторых выходов генераторов ПСП, умножителей частоты и ключей позволит повысить ее быстродействие за счет исключения времени вхождения в синхронизм по тактовой частоте. Кроме того, так как из состава системы выведен выделитель тактовой частоты, который сложнее, чем вторые выходы генераторов ПСП, умножители и ключи, то упрощается конструкция системы. Дополнительный эффект состоит в повышении помехоустойчивости системы, так как в предлагаемой системе вид передаваемой информации не влияет на помехоустойчивость тактовой синхронизации. In a system for transmitting discrete information, containing in the transmitter a source of information and a series-connected encoder, first and second modulators, an amplifier and an antenna, as well as carrier frequency and SRP generators connected to the first and second modulators, respectively, and in the receiver, a series-connected antenna, amplifier, demodulator, coherent detector, solver, error-correcting code decoder and information receiver, and, in addition, a synchronization search and maintenance device connected between the first and one the other inputs of the demodulator, a carrier recovery unit connected between the first and second inputs of the coherent detector, a cyclic synchronization device, the first input of which is connected to the first input of the error-correcting code decoder, and the output with the second input of the error-correcting code decoder, a second output from the PSP generator is additionally introduced into the transmitter in the form of a decoder of the beginning of the memory bandwidth, on which pulses appear with a period of repetition of the memory bandwidth, a buffer memory, a frequency multiplier and a key, and the buffer memory is included between the source m of information and an encoder, and its second input through a key and a frequency multiplier is connected to the second output of the PSP generator. The second output from the PSP generator of the search and maintain synchronism device is additionally introduced into the receiver in the form of a PSP start decoder, on which pulses with a PSP repetition period, a frequency multiplier and a key appear, while a frequency multiplier is connected between the second output of the PSP generator of the search and synchronization and the first input of the key, the second input of which is connected to the second output of the PSP generator of the device for searching and maintaining synchronism, and the key output is connected to the second input of the resolving device and the second input Cycling device home. As will be shown below, the introduction of the second outputs of the PSP generators, frequency multipliers, and keys into the system will increase its performance by eliminating the time it takes to synchronize with the clock frequency. In addition, since a clock isolator is removed from the system, which is more complicated than the second outputs of the PSP generators, multipliers, and keys, the system design is simplified. An additional effect is to increase the noise immunity of the system, since in the proposed system the type of transmitted information does not affect the noise immunity of clock synchronization.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена предлагаемая система для передачи дискретной информации. Система для передачи дискретных данных содержит в передатчике последовательно соединенные источник информации 1, буферную память 2, кодер 3, первый модулятор 4, второй модулятор 5, усилитель 6, антенну 7. К модулятору 5 подключен генератор ПСП 8, а к модулятору 4 подключен генератор несущей частоты 9. Второй выход генератора 8, выдающий периодическую последовательность импульсов начала ПСП, связан через умножитель частоты 10 и ключ 11 со вторым входом буферной памяти 2 и со вторым входом ключа 11. Приемник предлагаемой системы содержит последовательно соединенные антенну 12, усилитель 13, демодулятор 14, когерентный детектор 15, решающее устройство 16, декодер помехоустойчивого кода 17, получатель 18. Между первым входом и вторым входом демодулятора 14 включено устройства поиска и поддержания синхронизма 19, второй выход генератора ПСП которого, выдающий периодическую последовательность импульсов начала ПСП, через умножитель частоты 20 и ключ 21 связан со вторым входом устройства цикловой синхронизации 22, первый вход которого соединен с первым входом декодера помехоустойчивого кода, а выход со вторым входом декодера помехоустойчивого кода. Блок восстановления несущей частоты 23 включен между первым и вторым входами когерентного детектора 15. The invention is illustrated in the drawing, which shows the proposed system for transmitting discrete information. The system for transmitting discrete data in the transmitter contains a series-connected information source 1, buffer memory 2, encoder 3, first modulator 4, second modulator 5, amplifier 6, antenna 7. A generator 8 is connected to a modulator 5, and a carrier generator is connected to a modulator 4 frequency 9. The second output of the generator 8, issuing a periodic sequence of pulses of the beginning of the SRP, is connected through a frequency multiplier 10 and a key 11 to the second input of the buffer memory 2 and to the second input of the key 11. The receiver of the proposed system contains a follower but the connected antenna 12, amplifier 13, demodulator 14, coherent detector 15, resolver 16, error-correcting code decoder 17, receiver 18. Between the first input and the second input of demodulator 14, search and synchronization devices 19 are included, the second output of the PSP generator of which a periodic sequence of pulses of the beginning of the SRP, through the frequency multiplier 20 and the key 21 is connected to the second input of the cyclic synchronization device 22, the first input of which is connected to the first input of the error-correcting code decoder, and the output with the second input of the error-correcting code decoder. The carrier frequency recovery unit 23 is connected between the first and second inputs of the coherent detector 15.

Работа устройства осуществляется следующим образом. The operation of the device is as follows.

На передатчике информационные данные от источника информации 1 записываются в буферную память 2 со своей тактовой частотой с ее нестабильностями или принудительно с номинальной тактовой частотой при возможности осуществления противонаправленного стыка (см. например, ГОСТ 26886-86 "Стыки цифровых каналов передачи и групповых трактов первичной сети ЕАСС") от буферной памяти 2 к источнику информации 1. Списывание информации из буферной памяти 2 на кодер 3 осуществляется импульсами тактовой частоты f = 1/τ, где τ номинальная длительность информационного бита (без нестабильностей), поступающими от второго импульсного выхода генератора ПСП 8 на вход буферной памяти через умножитель частоты 10 и ключ 11 или, в частном случае, непосредственно через ключ 11. Период повторения ПСП выбирается равным T_псп= R•τ где R целое положительное число (R≥1). Коэффициент умножения умножителя равен R. Благодаря этому импульсы начала и конца периода ПСП, подаваемые с генератора ПСП 8 на входы умножителя 10 и ключа 11, всегда совпадают с фронтами информационных битов. Поэтому на приеме отпадает необходимость в специальном ВТЧ, так как его функцию выполняет устройства поиска и поддержания синхронизма ПСП 19 с добавочным выходом от генератора ПСП этого устройства и умножитель частоты 20 с ключом 21. Если R=1, то длительность ПСП в точности совпадает с длительностью информационного бита и надобность в умножителях частоты 11 и 20 отпадает. В этом случае генератор 8 ПСП соединен через ключ 11 с буферной памятью 2 напрямую, а устройство поиска и поддержания синхронизма 19 через ключ 21 напрямую соединено с устройством цикловой синхронизации 22. Если R>1, то благодаря умножению частоты импульсов в умножителях в R раз на выходе умножителей период повторения импульсов в точности равен длительности информационных битов. В этом случае генератор 8 ПСП соединен с буферной памятью через умножитель частоты 10 и ключ 11, а устройство поиска и поддержания синхронизма 19 соединено с устройством цикловой синхронизации 22 через умножитель частоты 20 и ключ 21. Далее кодированный сигнал модулируется вначале несущей частотой в модуляторе 4, а затем элементарными импульсами (чипами) ПСП с чиповой частотой f_ч=n•f•(1/R), n значность ПСП, в модуляторе 5 и после усиления в усилителе 6 излучается антенной 7. В приемнике сигнал от антенны 12 после усиления в усилителе 13 поступает на демодулятор 14 и устройство поиска и поддержания синхронизма 19, где осуществляется поиск и фазирование ПСП с точностью до длительности элементарного импульса (чипа) ПСП, что, как правило, составляет меньше 1% от длительности тактового интервала информации при значностях ПСП n≥127. Эта точность много выше точности выделения тактовой частоты в прототипе. Ввиду отсутствия в приемнике выделителя тактовой частоты по информационному сигналу время вхождения в синхронизм по тактовой частоте равно нулю, т.е. первый продетектированный информационный бит на решающем устройстве 16 уже имеет тактовую синхронизацию. Это означает, что тактовая синхронизация осуществляется одновременно с синхронизацией по ПСП и не требует дополнительного времени, как в прототипе. После когерентного детектирования в когерентном детекторе 15 сигнал поступает на решающее устройство 16, где он интегрируется от начала до конца бита и путем сброса напряжения интегратора определяется вид бита информации. Далее выделенная в декодере 17 информация поступает на приемник информации 18.On the transmitter, information data from the information source 1 is recorded in the buffer memory 2 with its own clock frequency with its instabilities or forcibly with the nominal clock frequency if it is possible to perform an anti-directional junction (see, for example, GOST 26886-86 “Joints of digital transmission channels and group paths of the primary network EACC ") from the buffer memory 2 to the information source 1. The information from the buffer memory 2 is written off to the encoder 3 by the clock pulses f = 1 / τ, where τ is the nominal duration of the information nnogo bit (no instability) coming from the second pulse output PRS generator 8 to the input of the buffer memory through the frequency multiplier 10 and the key 11 or, in the particular case directly via the key 11. CAP repetition period T is selected equal to _CAP = R • τ where R positive integer (R≥1). The multiplier coefficient of the multiplier is R. Due to this, the pulses of the beginning and end of the SRP period, supplied from the SRP 8 generator to the inputs of the multiplier 10 and the key 11, always coincide with the edges of the information bits. Therefore, at the reception, there is no need for a special HF, since the function of searching and maintaining synchronism of the PSP 19 with the additional output from the PSP generator of this device and the frequency multiplier 20 with the key 21 are fulfilled. If R = 1, then the duration of the PSP exactly matches the duration information bit and the need for frequency multipliers 11 and 20 disappears. In this case, the SRP generator 8 is connected directly through the key 11 to the buffer memory 2, and the synchronization search and maintenance device 19 is connected directly through the key 21 to the cyclic synchronization device 22. If R> 1, then by multiplying the pulse frequency in the multipliers by R times by the output of the multipliers, the pulse repetition period is exactly equal to the duration of the information bits. In this case, the SRP generator 8 is connected to the buffer memory through the frequency multiplier 10 and the key 11, and the synchronization search and maintenance device 19 is connected to the cyclic synchronization device 22 through the frequency multiplier 20 and the key 21. Next, the encoded signal is first modulated by the carrier frequency in the modulator 4, and then with elementary pulses (chips) of the SRP with a chip frequency f _h = n • f • (1 / R), n is the SRP value in the modulator 5 and after amplification in the amplifier 6 is emitted by the antenna 7. In the receiver, the signal from the antenna 12 after amplification in amplifier 13 goes to demo a regulator 14 and a synchronism search and maintenance device 19, where the search and phasing of the memory bandwidth is carried out up to the duration of the elementary pulse (chip) of the bandwidth, which, as a rule, is less than 1% of the duration of the information clock interval with bandwidth values of n≥127. This accuracy is much higher than the accuracy of the clock frequency allocation in the prototype. Due to the absence of a clock selector in the receiver for the information signal, the time of entering the synchronism in the clock frequency is zero, i.e. the first detected information bit on the resolver 16 already has a clock synchronization. This means that the clock synchronization is carried out simultaneously with synchronization on the memory bandwidth and does not require additional time, as in the prototype. After coherent detection in the coherent detector 15, the signal is supplied to the decider 16, where it is integrated from the beginning to the end of the bit, and the form of the information bit is determined by resetting the voltage of the integrator. Further, the information allocated in the decoder 17 is fed to the information receiver 18.

Изобретение может быть реализовано на существующей элементной базе по типовым технологиям. The invention can be implemented on the existing elemental base for standard technologies.

Использование изобретения позволит осуществлять передачу дискретной информации с высоким быстродействием и помехоустойчивостью, при этом сама система для передачи информации проще по отношению к прототипу. Using the invention will allow the transmission of discrete information with high speed and noise immunity, while the system for transmitting information is simpler in relation to the prototype.

Claims

A system for transmitting discrete information, comprising, on the transmitting side, an information source and a serial encoder, a first, second modulators, an amplifier and an antenna, as well as a carrier frequency generator connected to the second input of the first modulator, and a pseudorandom sequence generator connected to the second input of the second modulator , on the receiving side, containing a series-connected antenna, amplifier demodulator, coherent detector, decision block, error-correcting code decoder and receiver inf radio, search and maintain synchronism unit included between the first and second inputs of the demodulator, a carrier frequency recovery unit included between the first and second inputs of a coherent detector, a cyclic synchronization unit included between the first and second inputs of a noise-resistant code decoder, characterized in that on the transmitting a frequency multiplier, a key and a buffer memory unit are introduced in series, the second input of which is connected to the output of the information source, and the output is connected to the input of the encoder, the input is smart the frequency generator and the second key input are connected to the second pulse output of the pseudo-random sequence generator, a frequency multiplier and a key are introduced on the receiving side, the second pulse output of the search and synchronization unit is connected to the input of the multiplier with the second key input, the output of which is connected to the inputs of the deciding unit and cyclic synchronization block.