RU2141730C1 - Method for detection of wide-band signal with unknown carrier frequency and device which implements said method - Google Patents

Method for detection of wide-band signal with unknown carrier frequency and device which implements said method Download PDF

Info

Publication number
RU2141730C1
RU2141730C1 RU98118418A RU98118418A RU2141730C1 RU 2141730 C1 RU2141730 C1 RU 2141730C1 RU 98118418 A RU98118418 A RU 98118418A RU 98118418 A RU98118418 A RU 98118418A RU 2141730 C1 RU2141730 C1 RU 2141730C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
complex
signal
correlation coefficients
inputs
complex correlation
Prior art date
Application number
RU98118418A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.В. Гармонов
Ю.Е. Карпитский
Г.С. Кравцова
В.М. Усачев
Н.И. Щукин
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Кодофон"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Кодофон" filed Critical Закрытое акционерное общество "Кодофон"
Priority to RU98118418A priority Critical patent/RU2141730C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2141730C1 publication Critical patent/RU2141730C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: communication equipment. SUBSTANCE: instead on incoherent accumulation method involves correlation of results of signal processing for adjacent almost coherent intervals, thus generating set of complex correlation coefficients. Then method involves selection of maximal absolute value of set of complex correlation coefficients to use it as output value. In this case result of correlation to complex harmonic signal, which frequency is closest to input demodulated signal reaches result of coherent signal processing for complete detection interval. This results in increased efficiency of noise suppression. Corresponding device can have two implementations. Device has two quadrature channels for received signal processing, each of which has serial circuit of first multiplier, low-pass filter, second multiplier, and adder. In addition device has phase shifter, carrier oscillator, reference signal generator and threshold comparison gate. In addition device has generator of sequences of samples of complex harmonic signals, unit for generation of complex correlation coefficients, unit for calculation of absolute values of complex correlation coefficients, and maximum selection unit. Different claims have different design of unit for generation of complex correlation coefficients,. EFFECT: increased efficiency of detection of signal with unknown carrier frequency. 3 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к способам и устройствам обнаружения широкополосного сигнала с неизвестной несущей частотой, и используется в системах радиолокации, радионавигации и радиосвязи, в том числе в системах сотовой радиосвязи с кодовым разделением каналов. The invention relates to the field of radio engineering, in particular to methods and devices for detecting a broadband signal with an unknown carrier frequency, and is used in radar systems, radio navigation and radio communications, including in cellular radio communication systems with code division multiplexing.

Задача обнаружения сигнала с неизвестной частотой является особенно актуальной в системах радиосвязи с подвижными станциями, а также спутниковых системах радиосвязи, где значительная неопределенность частоты обусловлена большой величиной допплеровского смещения частоты [1, В.В. Лосев, Е.Б. Бродская, В.И. Коржик. Поиск и декодирование сложных дискретных сигналов. Москва. "Радио и связь". 1988 г., стр. 10]. The task of detecting a signal with an unknown frequency is especially relevant in radio communication systems with mobile stations, as well as satellite radio communication systems, where significant frequency uncertainty is due to the large value of the Doppler frequency shift [1, V.V. Losev, E.B. Brodskaya, V.I. Korzhik. Search and decoding of complex discrete signals. Moscow. "Radio and communication." 1988, p. 10].

Существуют различные способы решения этой проблемы. There are various solutions to this problem.

Во-первых, это способы устранения частотной неопределенности, например способы, которые предусматривают последовательный поиск по частоте или обнаружение сигнала с одновременным получением оценки частоты [2, В.И. Тихонов. Оптимальный прием сигналов, М.- "Радио и связь". 1983 г., стр. 199]. Firstly, these are methods for eliminating frequency uncertainty, for example, methods that provide for a sequential search in frequency or detection of a signal while obtaining a frequency estimate [2, V.I. Tikhonov. Optimum reception of signals, M. - "Radio and communication". 1983, p. 199].

Во-вторых, это способы обнаружения сигнала, инвариантные к частоте обнаруживаемого сигнала, при которых частотная полоса устройства обнаружения сигнала расширяется с целью перекрытия интервала неопределенности частоты входного сигнала. Secondly, these are signal detection methods that are invariant to the frequency of the detected signal, in which the frequency band of the signal detection device expands to cover the frequency uncertainty interval of the input signal.

Способы последовательного поиска по частоте требуют значительного времени обнаружения, которое пропорционально величине неопределенности частоты. В системах связи с широкополосными сигналами, как правило, необходим еще и поиск по временной задержке. В этих условиях общее время поиска и обнаружения может стать настолько большим, что за этот период происходит значительное изменение какого-либо из параметров, по которому проводится поиск. При этом эффективность обнаружения резко снижается. Frequency sequential search methods require a significant detection time, which is proportional to the magnitude of the frequency uncertainty. In communication systems with broadband signals, as a rule, a search by time delay is also required. Under these conditions, the total search and detection time can become so large that during this period there is a significant change in any of the parameters by which the search is carried out. In this case, the detection efficiency decreases sharply.

Возможно ускорение поиска за счет параллельной обработки сигнала несколькими каналами [3, Ю.Г. Сосулин. Теоретические основы радиолокации и радионавигации. М. - "Радио и связь", 1992 г., с. 56]. Однако подобное решение приводит к значительному усложнению аппаратуры. Search acceleration due to parallel processing of a signal by several channels is possible [3, Yu.G. Sosulin. Theoretical foundations of radar and radio navigation. M. - "Radio and Communications", 1992, p. 56]. However, such a solution leads to a significant complication of the equipment.

Известен способ, основанный на устранении частотной неопределенности, это способ обнаружения сигнала и устройство для его реализации [4, Заявка Японии N 59-17594, МКИ4 H 04 Q 1/44/ H 04 L 27/26 "Способ обнаружения сигнала", заявитель Кокусай дэнсин дэнва К.К.].A known method based on the elimination of frequency uncertainty is a method for detecting a signal and a device for its implementation [4, Japanese Application N 59-17594, MKI 4 H 04 Q 1/44 / H 04 L 27/26 "Method for detecting a signal", applicant Kokusai Denshin Denwa KK].

Способ обнаружения сигнала заключается в следующем. Значения выборок пары ортогональных функций, которые имеют период, равный обратной величине характерной частоты входного сигнала, и значения выборок входного сигнала перемножают. Произведения каждого вида соответственно суммируют на определенном интервале свертки. Квадратичные значения каждой суммы или их модули суммируют. Значение полученной суммы сравнивают с некоторым пороговым значением и на основании результата сравнения делают оценку наличия сигнала с обнаруживаемой частотой среди составляющих частот входного сигнала. Каждое квантованное значение выборки входного сигнала адресуют в постоянную память устройства памяти. По этим адресам хранят записанные в памяти произведения квантованных значений входного сигнала на значения выборок ортогональных функций. Перемножение выборок входного сигнала и ортогональных функций осуществляют путем табличного поиска в постоянной памяти устройства памяти по значениям выборок входного сигнала и номерам коэффициентов выборок ортогональных функций. A method for detecting a signal is as follows. The sample values of a pair of orthogonal functions that have a period equal to the reciprocal of the characteristic frequency of the input signal, and the sample values of the input signal are multiplied. The works of each kind are respectively summed up at a certain convolution interval. The quadratic values of each sum or their modules are added up. The value of the sum obtained is compared with a certain threshold value and based on the comparison result, an estimate is made of the presence of a signal with a detectable frequency among the component frequencies of the input signal. Each quantized sample value of the input signal is addressed to the read-only memory of the memory device. The products of the quantized values of the input signal and the values of the samples of orthogonal functions stored in memory are stored at these addresses. Multiplication of samples of the input signal and orthogonal functions is carried out by tabular searching in the permanent memory of the memory device according to the values of the samples of the input signal and the numbers of coefficients of samples of orthogonal functions.

Устройство для реализации этого способа содержит квантователь, устройство памяти, квадратурные каналы обработки принимаемого сигнала, каждый из которых содержит перемножитель, сумматор и квадратор, сумматор (для суммирования выходных сигналов квадратурных каналов) и блок сравнения с порогом. A device for implementing this method comprises a quantizer, a memory device, quadrature channels for processing the received signal, each of which contains a multiplier, an adder and a quadrator, an adder (for summing the output signals of the quadrature channels) and a comparison unit with a threshold.

Фактически этот способ и устройство осуществляют цифровую фильтрацию сигнала с заданной частотой. In fact, this method and device digitally filter the signal at a given frequency.

Недостатком этого способа и устройства является низкая эффективность при обработке широкополосных сигналов с большой неопределенностью частоты, характерной для современных систем радиосвязи, в частности подвижных систем связи с кодовым разделением каналов (CDMA). The disadvantage of this method and device is the low efficiency in the processing of broadband signals with a large frequency uncertainty characteristic of modern radio communication systems, in particular mobile communication systems with code division multiplexing (CDMA).

Инвариантные способы обнаружения широкополосного сигнала с неизвестной частотой и устройства для их реализации заключаются в расширении частотной полосы устройства обнаружения сигнала с целью перекрытия интервала неопределенности частоты входного сигнала. В частности, сокращение времени когерентной обработки сигнала эквивалентно расширению частотной полосы. При этом часто используют комбинированную обработку - часть сигнала обрабатывается когерентно, а затем производится некогерентное накопление [4, Л.Е. Варакин. Системы связи с шумоподобными сигналами. М, "Радио и связь", 1985 г., стр. 292 - 294] и [5, Под ред. В.Б. Пестряков и другие. Шумоподобные сигналы в системах передачи информации. Москва, "Советское радио", 1973 г., стр. 264 - 269]. Invariant methods for detecting a broadband signal with an unknown frequency and devices for their implementation consist in expanding the frequency band of the signal detecting device to cover the frequency uncertainty interval of the input signal. In particular, reducing coherent signal processing time is equivalent to widening the frequency band. In this case, combined processing is often used - part of the signal is processed coherently, and then incoherent accumulation is performed [4, L.E. Varakin. Communication systems with noise-like signals. M, "Radio and Communications", 1985, pp. 292 - 294] and [5, Ed. B. B. Pestryakov and others. Noise-like signals in information transmission systems. Moscow, "Soviet Radio", 1973, pp. 264 - 269].

К такому способу и устройству для его реализации относится способ и устройство, описанные в [6, А. Витерби. Монография. Системы множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA). Принципы связи с расширением спектра, стр. 41, фиг. 3.1 (a). Andrew J. Viterbi. CDMA: principles of spread spectrum communication. Includes bibliographical references and index. ISBN 0-201-63374-4. I Title. TK 5103.45.V57 1995.], который является наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению. Such a method and device for its implementation includes the method and device described in [6, A. Viterbi. Monograph. Code Division Multiple Access (CDMA) systems. Principles of communication with spreading, p. 41, FIG. 3.1 (a). Andrew J. Viterbi. CDMA: principles of spread spectrum communication. Includes bibliographical references and index. ISBN 0-201-63374-4. I Title. TK 5103.45.V57 1995.], which is the closest technical solution to the claimed invention.

Способ обнаружения широкополосного сигнала с неизвестной частотой по Витерби [6] заключается в том, что осуществляют квадратурную демодуляцию принимаемого сигнала, образуя таким образом квадратурные сигналы, формируют опорный сигнал, представляющий собой копию принимаемого демодулированного сигнала, интервал обнаружения принимаемого сигнала разбивают на m смежных временных интервалов квазикогерентности сигнала, вычисляют значение корреляции каждого из квадратурных сигналов с опорным сигналом путем их перемножения и суммирования на каждом из временных интервалов квазикогерентности сигнала, образуя таким образом комплексную последовательность из m значений корреляции, вычисляют квадратичные значения модулей элементов полученной комплексной последовательности, полученные величины суммируют на интервале обнаружения, формируют выходную величину, которую сравнивают с заданным уровнем порога, и по результатам сравнения принимают решение. A method for detecting a broadband signal with an unknown frequency according to Viterbi [6] is that they perform quadrature demodulation of the received signal, thus forming quadrature signals, form a reference signal, which is a copy of the received demodulated signal, the detection interval of the received signal is divided into m adjacent time intervals quasicoherence of the signal, calculate the correlation value of each of the quadrature signals with the reference signal by multiplying them and summing n and each of the time intervals of the signal quasicoherence, thus forming a complex sequence of m correlation values, calculates the quadratic values of the moduli of the elements of the obtained complex sequence, the obtained values are summed up on the detection interval, an output value is formed, which is compared with a given threshold level, and according to the comparison results decision.

Устройство для обнаружения широкополосного сигнала с неизвестной частотой в соответствии с фиг. 1 содержит два квадратурных канала обработки принимаемого сигнала, аналогично сформированных, первый из которых содержит последовательно соединенные первый перемножитель 1, фильтр низкой частоты 2, второй перемножитель 3, накопительный сумматор 4 и квадратор 5, второй квадратурный канал содержит последовательно соединенные первый перемножитель 6, фильтр низкой частоты 7, второй перемножитель 8, накопительный сумматор 9 и квадратор 10, фазовращатель 11, генератор несущей частоты 12, генератор опорного сигнала 13, сумматор 14, блок некогерентного накопления 15 и блок сравнения с порогом 16, при этом первый вход первого перемножителя в каждом квадратурном канале является входом устройства, второй вход первого перемножителя соединен с выходом генератора несущей частоты, причем в первом канале непосредственно, а во втором через фазовращатель, второй вход второго перемножителя соединен с выходом генератора опорного сигнала, выходы квадратурных каналов подключены к входам сумматора, выход которого соединен с входом блока некогерентного накопления, выход которого подключен к блоку сравнения с порогом, выход которого является выходом устройства. An apparatus for detecting a broadband signal with an unknown frequency in accordance with FIG. 1 contains two quadrature channels for processing the received signal, similarly formed, the first of which contains the first multiplier 1, the low-pass filter 2, the second multiplier 3, the accumulator 4 and the quadrator 5, the second quadrature channel contains the first multiplier 6, the low filter frequency 7, second multiplier 8, storage adder 9 and quadrator 10, phase shifter 11, carrier frequency generator 12, reference signal generator 13, adder 14, incoherent block accumulation 15 and a comparison unit with threshold 16, while the first input of the first multiplier in each quadrature channel is the input of the device, the second input of the first multiplier is connected to the output of the carrier frequency generator, and in the first channel directly, and in the second through the phase shifter, the second input of the second multiplier connected to the output of the reference signal generator, the outputs of the quadrature channels are connected to the inputs of the adder, the output of which is connected to the input of the incoherent accumulation block, the output of which is connected to the cp block sake of compari- son with a threshold, whose output is the output device.

Способ и устройство - прототип реализуют следующим образов (см. фиг. 1). The method and device prototype implement the following images (see Fig. 1).

Смесь входного сигнала и шума поступает на первые входы перемножителей 1 и 6, на вторые входы которых поступает сигнал с генератора несущей частоты 12 в каждый квадратурный канал обработки принимаемого сигнала, причем в первый канал непосредственно, а во второй - через фазовращатель 11. Выходной сигнал с перемножителей 1 и 6 фильтруют на низкой частоте в фильтрах низкой частоты 2 и 7. Таким образом осуществляют квадратурную демодуляцию входной смеси принимаемого сигнала, образуя квадратурные сигналы. The mixture of the input signal and noise is supplied to the first inputs of the multipliers 1 and 6, the second inputs of which receive a signal from the carrier frequency generator 12 into each quadrature channel for processing the received signal, moreover, to the first channel directly, and to the second through the phase shifter 11. The output signal from multipliers 1 and 6 are filtered at a low frequency in low-pass filters 2 and 7. Thus, quadrature demodulation of the input mixture of the received signal is carried out, forming quadrature signals.

Интервал обнаружения принимаемого сигнала разбивают на m смежных временных интервалов квазикогерентности сигнала. The detection interval of the received signal is divided into m adjacent time intervals of the signal quasicoherence.

Генератор опорного сигнала 13 формирует опорный сигнал, представляющий копию принимаемого демодулированного сигнала, и подает на вторые входы вторых перемножителей 3 и 8 в каждый квадратурный канал. Выходной сигнал со вторых перемножителей 3 и 8 поступает на соответствующие им накопительные сумматоры 4 и 9. Таким образом вычисляют значение корреляции каждого из квадратурных сигналов с опорным сигналом путем их перемножения и суммирования на каждом из временных интервалов квазикогерентности сигнала. Повторяя эту операцию на каждом последующем интервале квазикогерентности сигнала, образуют последовательность из m комплексных значений корреляции (один из квадратурных сигналов представляет действительную, второй - мнимую часть). The reference signal generator 13 generates a reference signal representing a copy of the received demodulated signal, and supplies the second inputs of the second multipliers 3 and 8 to each quadrature channel. The output signal from the second multipliers 3 and 8 is fed to the corresponding accumulative adders 4 and 9. Thus, the correlation value of each of the quadrature signals with the reference signal is calculated by multiplying and summing on each of the time intervals of the signal quasicoherence. Repeating this operation on each subsequent interval of signal quasicoherence, they form a sequence of m complex correlation values (one of the quadrature signals represents the real, the second represents the imaginary part).

Выходные сигналы с сумматоров 4 и 9 поступают на входы квадраторов 5 и 10, где вычисляют квадраты действительной и мнимой компонент полученной последовательности m комплексных значений корреляции. The output signals from adders 4 and 9 are fed to the inputs of quadrants 5 and 10, where the squares of the real and imaginary components of the resulting sequence m of complex correlation values are calculated.

Полученные квадраты компонент суммируют в сумматоре 14, образуя таким образом квадрат модуля значения комплексной корреляции. Затем последовательно суммируют (накапливают) в блоке некогерентного накопления 15 квадраты модулей значений комплексной корреляции на интервале обнаружения, сравнивают с заданным уровнем порога в блоке сравнения с порогом 16 и по результатам сравнения принимают решение. The obtained squares of the components are summed in the adder 14, thus forming a squared modulus of the complex correlation value. Then 15 squares of modules of complex correlation values on the detection interval are summarized (accumulated) in the incoherent block 15 sequentially, compared with a predetermined threshold level in the comparison block with threshold 16 and a decision is made based on the results of the comparison.

В этом техническом решении расширение полосы коррелятора достигают за счет сокращения времени когерентного накопления до величины интервала квазикогерентности сигнала. При этом интервал обнаружения разбивают на m смежных временных интервалов квазикогерентности сигнала. Результаты корреляционной обработки предварительно квадратурно-демодулированного сигнала на последовательных интервалах квазикогерентности сигнала квадратично (некогерентно) суммируют. Недостатком этого способа и устройства для его реализации является низкая эффективность обнаружения в условиях низких значений отношения сигнала к шуму на выходе сумматора 14. Это обусловлено тем, что нелинейная операция возведения в квадрат в блоках 5 и 10 приводит к появлению шумовой компоненты, не подавляемой при последующем некогерентном накоплении в блоке 15. Снижение эффективности также происходит в условиях значительной неопределенности частоты, когда уменьшается интервал квазикогерентности сигнала и, следовательно, требуется большое количество некогерентных накоплений. In this technical solution, the expansion of the correlator band is achieved by reducing the coherent accumulation time to the value of the interval of signal quasicoherence. In this case, the detection interval is divided into m adjacent time intervals of the signal quasicoherence. The results of the correlation processing of the previously quadrature demodulated signal at sequential intervals of the signal quasicoherence are summed quadratically (incoherently). The disadvantage of this method and device for its implementation is the low detection efficiency under conditions of low values of the signal-to-noise ratio at the output of the adder 14. This is due to the fact that the nonlinear squaring operation in blocks 5 and 10 leads to the appearance of a noise component that is not suppressed in the subsequent incoherent accumulation in block 15. A decrease in efficiency also occurs under conditions of significant frequency uncertainty, when the interval of signal quasicoherence decreases and, therefore, more shoe number of non-coherent accumulations.

Поэтому задача, на решение которой направлены заявляемый способ и устройство (варианты), это повышение эффективности обнаружения сигнала с неизвестной несущей частотой. Для достижения этой цели в заявляемом изобретении вместо некогерентного накопления проводят корреляцию результатов обработки сигнала на последовательных смежных интервалах квазикогерентности сигнала с набором последовательностей отсчетов комплексных гармонических сигналов, формируя набор комплексных коэффициентов корреляции. Из модулей полученного набора комплексных коэффициентов корреляции выбирают максимум. При этом результат корреляции с комплексным гармоническим сигналом, наиболее близким по частоте к входному демодулированному сигналу, приближается к результату когерентной обработки сигнала на всем интервале обнаружения. Поэтому более эффективно подавляется шумовая компонента. Therefore, the task to be solved by the claimed method and device (options) is to increase the detection efficiency of a signal with an unknown carrier frequency. To achieve this goal, in the claimed invention, instead of incoherent accumulation, the signal processing results are correlated at successive adjacent intervals of signal quasicoherence with a set of sequences of samples of complex harmonic signals, forming a set of complex correlation coefficients. From the modules of the obtained set of complex correlation coefficients, a maximum is selected. In this case, the result of correlation with the complex harmonic signal closest in frequency to the input demodulated signal approaches the result of coherent signal processing over the entire detection interval. Therefore, the noise component is more effectively suppressed.

Решение поставленной задачи достигается за счет того, что в способ обнаружения широкополосного сигнала с неизвестной несущей частотой, который заключается в том, что осуществляют квадратурную демодуляцию принимаемого сигнала, образуя таким образом квадратурные сигналы, формируют опорный сигнал, представляющий собой копию принимаемого демодулированного сигнала, интервал обнаружения принимаемого сигнала разбивают на m смежных временных интервалов квазикогерентности сигнала, вычисляют значения корреляции каждого из квадратурных сигналов с опорным сигналом путем их перемножения и суммирования на каждом из временных интервалов квазикогерентности сигнала, образуя таким образом последовательность из m комплексных значений корреляции, формируют выходную величину, которую сравнивают с заданным уровнем порога и по результатам сравнения принимают решение об обнаружении сигнала, дополнительно вводят следующую последовательность операций:
- формируют на интервале обнаружения опорные комплексные гармонические сигналы с частотами, распределенными в диапазоне неопределенности частоты демодулированного сигнала, таким образом, чтобы разность между соседними частотами, включая границы диапазона, была меньше обратной величины интервала обнаружения,
- формируют последовательности по m отсчетов из каждого сформированного опорного комплексного гармонического сигнала с временным шагом, равным интервалу квазикогерентности сигнала,
- вычисляют корреляцию последовательности из m комплексных значений корреляции с каждой последовательностью по m отсчетов комплексных гармонических сигналов, образуя таким образом комплексные коэффициенты корреляции,
- вычисляют модули комплексных коэффициентов корреляции и выделяют максимальный из них, который используют в качестве выходной величины.
The solution of this problem is achieved due to the fact that in the method for detecting a broadband signal with an unknown carrier frequency, which consists in quadrature demodulating the received signal, thereby forming quadrature signals, they form a reference signal, which is a copy of the received demodulated signal, the detection interval the received signal is divided into m adjacent time intervals of the signal quasicoherence, the correlation values of each of the quadrature signals are calculated the signals with the reference signal by multiplying and summing them over each of the time intervals of the signal quasicoherence, thus forming a sequence of m complex correlation values, form an output quantity that is compared with a given threshold level and decide on the detection of a signal based on the results of comparison, additionally enter the following sequence of operations:
- form reference complex harmonic signals with frequencies distributed in the frequency range of the demodulated signal in the detection interval so that the difference between adjacent frequencies, including the boundaries of the range, is less than the reciprocal of the detection interval,
- form a sequence of m samples from each generated reference complex harmonic signal with a time step equal to the interval of signal quasicoherence,
- calculate the correlation of a sequence of m complex correlation values with each sequence of m samples of complex harmonic signals, thus forming complex correlation coefficients,
- calculate the modules of complex correlation coefficients and select the maximum of them, which is used as the output value.

Решение поставленной задачи достигается также и за счет того, что в устройство для обнаружения широкополосного сигнала с неизвестной частотой (по первому варианту), которое содержит два квадратурных канала обработки принимаемого сигнала, каждый из которых содержит последовательно соединенные первый перемножитель, фильтр низкой частоты, второй перемножитель и сумматор, фазовращатель, генератор несущей частоты, генератор опорного сигнала и блок сравнения с порогом, при этом первый вход первого перемножителя в каждом квадратурном канале является входом устройства, второй вход первого перемножителя в каждом квадратурном канале соединен с выходом генератора несущей частоты, причем в первом канале непосредственно, а во втором - через фазовращатель, второй вход второго перемножителя в каждом квадратурном канале соединен с выходом генератора опорного сигнала, дополнительно введены:
- формирователь опорных последовательностей отсчетов комплексных гармонических сигналов;
- блок формирования комплексных коэффициентов корреляции, содержащий n аналогично выполненных ветвей формирования комплексных коэффициентов корреляции, каждая из которых содержит четыре перемножителя, инвертор и два сумматора;
- блок вычисления модулей комплексных коэффициентов корреляции;
- блок выбора максимума.
The solution to this problem is also achieved due to the fact that the device for detecting a broadband signal with an unknown frequency (according to the first embodiment) contains two quadrature channels for processing the received signal, each of which contains a first multiplier, a low-pass filter, and a second multiplier and an adder, a phase shifter, a carrier frequency generator, a reference signal generator and a threshold comparison unit, wherein the first input of the first multiplier in each quadrature channel is the input device, the second input of the first multiplier in each quadrature channel connected to the output of the generator carrier, wherein the first channel directly, and in the latter - through the phase shifter, the second input of the second multiplier in each quadrature channel connected to the output of reference signal generator further introduced:
- shaper reference sequences of samples of complex harmonic signals;
- a unit for generating complex correlation coefficients, containing n similarly executed branches for forming complex correlation coefficients, each of which contains four multipliers, an inverter and two adders;
- unit for calculating modules of complex correlation coefficients;
- maximum selection block.

При этом в блок-схему заявляемого устройства соответственно введены новые связи, т.е.:
- выходы формирователя последовательностей отсчетов комплексных гармонических сигналов соединены со вторыми входами блока формирования комплексных коэффициентов корреляции, первые входы которого соединены с выходами квадратурных каналов;
- выходы блока формирования комплексных коэффициентов корреляции соединены с соответствующими им входами блока вычисления модулей комплексных коэффициентов корреляции:
- выходы блока вычисления модулей комплексных коэффициентов корреляции соединены с входами блока выбора максимума, выход которого подключен к входу блока сравнения с порогом.
At the same time, new connections, respectively, are introduced into the block diagram of the claimed device, i.e.
- the outputs of the generator of sequences of samples of complex harmonic signals are connected to the second inputs of the block forming complex correlation coefficients, the first inputs of which are connected to the outputs of the quadrature channels;
- the outputs of the unit for forming complex correlation coefficients are connected to the corresponding inputs of the unit for computing the modules of complex correlation coefficients:
- the outputs of the unit for computing the modules of complex correlation coefficients are connected to the inputs of the maximum selection unit, the output of which is connected to the input of the comparison unit with a threshold.

Решение поставленной задачи достигается также и за счет того, что в устройство для обнаружения широкополосного сигнала с неизвестной частотой (по второму варианту), которое содержит два квадратурных канала обработки принимаемого сигнала, каждый из которых содержит последовательно соединенные первый перемножитель, фильтр низкой частоты, второй перемножитель и сумматор, фазовращатель, генератор несущей частоты, генератор опорного сигнала и блок сравнения с порогом, при этом первый вход первого перемножителя в каждом квадратурном канале является входом устройства, второй вход первого перемножителя в каждом квадратурном канале соединен с выходом генератора несущей частоты, причем в первом канале непосредственно, а во втором - через фазовращатель, второй вход второго перемножителя в каждом квадратурном канале соединен с выходом генератора опорного сигнала, дополнительно введены:
- формирователь опорных последовательностей отсчетов комплексных гармонических сигналов;
- блок формирования комплексных коэффициентов корреляции, содержащий n/2 аналогично выполненных ветвей формирования комплексных коэффициентов корреляции, каждая из которых содержит четыре перемножителя, два инвертора и четыре сумматора:
- блок вычисления модулей комплексных коэффициентов корреляции;
- блок выбора максимума.
The solution to this problem is also achieved due to the fact that the device for detecting a broadband signal with an unknown frequency (according to the second option), which contains two quadrature channels for processing the received signal, each of which contains a first multiplier, a low-pass filter, and a second multiplier and an adder, a phase shifter, a carrier frequency generator, a reference signal generator and a threshold comparison unit, wherein the first input of the first multiplier in each quadrature channel is the input device, the second input of the first multiplier in each quadrature channel connected to the output of the generator carrier, wherein the first channel directly, and in the latter - through the phase shifter, the second input of the second multiplier in each quadrature channel connected to the output of reference signal generator further introduced:
- shaper reference sequences of samples of complex harmonic signals;
- a unit for generating complex correlation coefficients, containing n / 2 similarly executed branches for forming complex correlation coefficients, each of which contains four multipliers, two inverters and four adders:
- unit for calculating modules of complex correlation coefficients;
- maximum selection block.

При этом в блок-схему заявляемого устройства соответственно введены новые связи, т.е.:
- выходы формирователя последовательностей отсчетов комплексных гармонических сигналов соединены со вторыми входами блока формирования комплексных коэффициентов корреляции, первые входы которого соединены с выходами квадратурных каналов;
- выходы блока формирования комплексных коэффициентов корреляции соединены с соответствующими им входами блока вычисления модулей комплексных коэффициентов корреляции;
- выходы блока вычисления модулей комплексных коэффициентов корреляции соединены с входами блока выбора максимума, выход которого подключен к входу блока сравнения с порогом.
At the same time, new connections, respectively, are introduced into the block diagram of the claimed device, i.e.
- the outputs of the generator of sequences of samples of complex harmonic signals are connected to the second inputs of the block forming complex correlation coefficients, the first inputs of which are connected to the outputs of the quadrature channels;
- the outputs of the unit for forming complex correlation coefficients are connected to the corresponding inputs of the unit for computing the modules of complex correlation coefficients;
- the outputs of the unit for computing the modules of complex correlation coefficients are connected to the inputs of the maximum selection unit, the output of which is connected to the input of the comparison unit with a threshold.

Отличие вариантов исполнения заявляемого устройства заключается в разном выполнении блока формирования комплексных коэффициентов корреляции. Однако любой из вариантов реализует заявляемый способ в полном объеме и достигает в итоге эквивалентных результатов. The difference between the embodiments of the claimed device lies in the different execution of the unit for forming complex correlation coefficients. However, any of the options implements the inventive method in full and ultimately achieves equivalent results.

Сопоставительный анализ с прототипом заявляемого способа обнаружения широкополосного сигнала с неизвестной несущей частотой показывает, что заявляемый способ отличается наличием новых существенных признаков, которые в совокупности позволяют повысить эффективность обнаружения широкополосного сигнала, особенно в условиях мощных помех и большой неопределенности частоты, следовательно, заявляемый способ отвечает критерию "новизна". Comparative analysis with the prototype of the inventive method for detecting a broadband signal with an unknown carrier frequency shows that the inventive method is distinguished by the presence of new significant features, which together can improve the detection efficiency of a broadband signal, especially in conditions of powerful interference and large frequency uncertainty, therefore, the inventive method meets the criterion "novelty".

Сравнение заявляемого способа с другими техническими решениями, известными в данной области техники [1-5], не позволило выявить признаки, заявленные в отличительной части формулы изобретения, следовательно, можно предположить, что заявляемое техническое решение отвечает критериям "техническое решение задачи", "новизна", "существенные отличия" и отвечает изобретательскому уровню. Comparison of the proposed method with other technical solutions known in the art [1-5], did not reveal the signs stated in the characterizing part of the claims, therefore, we can assume that the claimed technical solution meets the criteria of "technical solution", "novelty "," significant differences "and meets the inventive step.

Сопоставительный анализ с прототипом заявляемого устройства для обнаружения широкополосного сигнала с неизвестной несущей частотой (варианты) показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых существенных признаков, следовательно, отвечает критерию "новизна". Comparative analysis with the prototype of the inventive device for detecting a broadband signal with an unknown carrier frequency (options) shows that the inventive device is distinguished by the presence of new significant features, therefore, meets the criterion of "novelty."

Сравнение заявляемого устройства (варианты) с другими техническими решениями не позволило выявить признаки, заявленные в отличительной части формулы изобретения, это то, что введены формирователь последовательностей отсчетов комплексных гармонических сигналов, блок формирования комплексных коэффициентов корреляции, блок вычисления модулей комплексных коэффициентов корреляции и блок выбора максимума, а также соответственно введены новые связи в схему, которые позволили повысить эффективность обнаружения сигнала с неизвестной несущей частотой. Следовательно, можно предположить, что заявляемое техническое решение отвечает критериям "техническое решение задачи", "новизна", "существенные отличия" и отвечает изобретательскому уровню. Comparison of the claimed device (options) with other technical solutions did not reveal the features stated in the distinctive part of the claims, it is that a shaper of samples of complex harmonic signals, a unit for generating complex correlation coefficients, a unit for calculating the modules of complex correlation coefficients and a maximum selection block are introduced and, accordingly, new connections were introduced into the circuit, which made it possible to increase the detection efficiency of a signal with an unknown carrier frequency. Therefore, we can assume that the claimed technical solution meets the criteria of "technical solution to the problem", "novelty", "significant differences" and meets the inventive step.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для обнаружения широкополосного сигнала с неизвестной несущей частотой (прототип). На фиг. 2 представлена блок-схема заявляемого устройства для обнаружения широкополосного сигнала с неизвестной несущей частотой, на фиг. 3 - схема формирователя последовательностей отсчетов комплексных гармонических сигналов; на фиг. 4 - схема блока формирования комплексных коэффициентов корреляции (первый вариант реализации); на фиг. 5 - схема блока формирования комплексных коэффициентов корреляции (второй вариант реализации); на фиг. 6 - блок вычисления модулей комплексных коэффициентов корреляции; фиг. 7 иллюстрирует результаты моделирования прототипа и заявляемого изобретения
Устройство для обнаружения широкополосного сигнала с неизвестной несущей частотой (прототип) в соответствии с фиг. 1 содержит два квадратурных канала, первый квадратурный канал из которых содержит последовательно соединенные первый перемножитель 1, фильтр низкой частоты 2, второй перемножитель 3, накопительный сумматор 4 и квадратор 5, второй квадратурный канал содержит последовательно соединенные первый перемножитель 6, фильтр низкой частоты 7, второй перемножитель 8, накопительный сумматор 9 и квадратор 10; фазовращатель 11, генератор несущей частоты 12, генератор опорного сигнала 13, сумматор 14, блок некогерентного накопления 15 и блок сравнения с порогом 16.
In FIG. 1 shows a block diagram of a device for detecting a broadband signal with an unknown carrier frequency (prototype). In FIG. 2 shows a block diagram of the inventive device for detecting a broadband signal with an unknown carrier frequency, FIG. 3 is a diagram of a sequence generator of samples of complex harmonic signals; in FIG. 4 is a block diagram of the formation of complex correlation coefficients (first embodiment); in FIG. 5 is a block diagram of the formation of complex correlation coefficients (second embodiment); in FIG. 6 - unit calculation modules of complex correlation coefficients; FIG. 7 illustrates the simulation results of the prototype and the claimed invention.
A device for detecting a broadband signal with an unknown carrier frequency (prototype) in accordance with FIG. 1 contains two quadrature channels, the first quadrature channel of which contains a first multiplier 1, a low-pass filter 2, a second multiplier 3, a storage adder 4 and a quadrator 5 connected in series, the second quadrature channel contains a first multiplier 6, a low-pass filter 7, and a second a multiplier 8, a storage adder 9 and a quadrator 10; a phase shifter 11, a carrier frequency generator 12, a reference signal generator 13, an adder 14, an incoherent storage unit 15 and a comparison unit with a threshold 16.

Устройство для обнаружения широкополосного сигнала с неизвестной несущей частотой (заявляемое изобретение) в соответствии с фиг. 2 содержит два квадратурных канала, первый из которых содержит последовательно соединенные первый перемножитель 1, фильтр низкой частоты 2, второй перемножитель 3 и накопительный сумматор 4, второй из которых содержит последовательно соединенные первый перемножитель 5, фильтр низкой частоты 6, второй перемножитель 7 и накопительный сумматор 8; фазовращатель 9, генератор несущей частоты 10, генератор опорного сигнала 11, формирователь последовательностей отсчетов комплексных гармонических сигналов 12, блок формирования комплексных коэффициентов корреляции 13, блок вычисления модулей комплексных коэффициентов корреляции 14, блок выбора максимума 15 и блок сравнения с порогом 16. A device for detecting a broadband signal with an unknown carrier frequency (claimed invention) in accordance with FIG. 2 contains two quadrature channels, the first of which contains a series-connected first multiplier 1, a low-pass filter 2, a second multiplier 3 and a storage adder 4, the second of which contains a series-connected first multiplier 5, a low-pass filter 6, a second multiplier 7 and a storage adder eight; a phase shifter 9, a carrier frequency generator 10, a reference signal generator 11, a complex harmonic signal sampler 12, a complex correlation coefficient generation unit 13, a complex correlation coefficient calculation unit 14, a maximum selection unit 15 and a comparison unit with a threshold 16.

Формирователь последовательностей отсчетов комплексных гармонических сигналов 12 представлен как частный вариант выполнения и в соответствии с фиг. 3 содержит элементы памяти 17 и 18 и п элементов считывания 19-1 - 19-n. The generator of sequences of samples of complex harmonic signals 12 is presented as a particular embodiment and in accordance with FIG. 3 contains memory elements 17 and 18 and n read elements 19-1 to 19-n.

Блок формирования комплексных коэффициентов корреляции 13 может быть выполнен различным способом, например по первому варианту в соответствии с фиг. 4 содержит n (n - целое число) аналогично выполненных ветвей формирования комплексных коэффициентов корреляции, каждая из которых содержит, например, как и первая ветвь, первый 20, второй 21, третий 22 и четвертый 23 перемножители, инвертор 24 и первый 25 и второй 26 сумматоры (накапливающие). The unit for generating complex correlation coefficients 13 can be performed in various ways, for example, according to the first embodiment in accordance with FIG. 4 contains n (n is an integer) of similarly executed branches of the formation of complex correlation coefficients, each of which contains, for example, the first branch, the first 20, second 21, third 22 and fourth 23 multipliers, an inverter 24 and the first 25 and second 26 adders (accumulating).

Блок формирования комплексных коэффициентов корреляции 13, например, по второму варианту в соответствии с фиг. 5 содержит n/2 (n - четное) аналогично выполненных ветвей формирования комплексных коэффициентов корреляции, каждая из которых содержит,например как и первая ветвь, первый 27, второй 28, третий 29 и четвертый 30 перемножители, первый 31 и второй 32 инверторы и первый 33, второй 34, третий 35 и четвертый 36 сумматоры (накапливающие). The complex correlation coefficient generating unit 13, for example, according to the second embodiment in accordance with FIG. 5 contains n / 2 (n is even) similarly executed branches of formation of complex correlation coefficients, each of which contains, for example, the first branch, the first 27, second 28, third 29 and fourth 30 multipliers, the first 31 and second 32 inverters and the first 33, second 34, third 35 and fourth 36 adders (accumulating).

Авторы не исключают какие-либо другие варианты реализации блока формирования комплексных коэффициентов корреляции 13. Варианты блока 13 раскрыты для понимания сути работы заявляемого устройства обнаружения широкополосного сигнала, а также они отработаны для практической реализации изобретения. The authors do not exclude any other implementation options for the formation of complex correlation coefficients 13. Variants of block 13 are disclosed to understand the essence of the inventive device for detecting broadband signal, and they are also developed for the practical implementation of the invention.

Блок вычисления модулей комплексных коэффициентов корреляции 14 представлен как частный вариант выполнения и в соответствии с фиг. 6 содержит n аналогично сформированных ветвей вычисления модулей комплексных коэффициентов корреляции, каждая из которых содержит, например, как и первая ветвь, квадраторы 37, 38, 39 и 40, сумматоры 41 и 42 и элементы вычисления модуля 43 и 44. The unit for calculating the modules of complex correlation coefficients 14 is presented as a particular embodiment and in accordance with FIG. 6 contains n similarly formed branches for calculating modules of complex correlation coefficients, each of which contains, for example, the first branch, quadrants 37, 38, 39 and 40, adders 41 and 42, and calculation elements of module 43 and 44.

Способ обнаружения широкополосного сигнала с неизвестной несущей частотой и фазой реализуют, используя устройство, блок-схема которого изображена на фиг. 2. A method for detecting a broadband signal with an unknown carrier frequency and phase is implemented using a device whose block diagram is shown in FIG. 2.

Смесь входного сигнала и шума поступает на первые входы первых перемножителей 1 и 5 в каждом квадратурном канале, на вторые входы которых поступает сигнал с генератора несущей частоты 10 в каждый квадратурный канал обработки принимаемого сигнала, причем в первый канал непосредственно, а во второй - через фазовращатель 9. Выходной сигнал с первых перемножителей 1 и 5 фильтруют на низкой частоте в фильтрах низкой частоты 2 и 6. Таким образом осуществляют квадратурную демодуляцию входной смеси принимаемого сигнала, образуя квадратурные сигналы, которые представляют действительную и мнимую части демодулированного комплексного сигнала. The mixture of the input signal and noise enters the first inputs of the first multipliers 1 and 5 in each quadrature channel, the second inputs of which receive a signal from the carrier frequency generator 10 into each quadrature channel for processing the received signal, moreover, to the first channel directly and to the second through a phase shifter 9. The output signal from the first multipliers 1 and 5 is filtered at a low frequency in low-pass filters 2 and 6. Thus, quadrature demodulation of the input mixture of the received signal is carried out, forming quadrature signals, which represent the real and imaginary parts of the demodulated complex signal.

Интервал обнаружения принимаемого сигнала разбивают на m смежных временных интервалов квазикогерентности сигнала. The detection interval of the received signal is divided into m adjacent time intervals of the signal quasicoherence.

Поясним смысл разбиения интервала обнаружения сигнала T на смежные временные интервалы квазикогерентности сигнала tk. При неизвестной фактической частоте входного сигнала ω, и частоте генератора несущей частоты ω0, компоненты на выходе квадратурного демодулятора, являются периодическими функциями разностной частоты, ω0-ω и могут изменять знак на интервале времени обнаружения сигнала. Корреляция каждой компоненты с опорным сигналом на всем интервале времени обнаружения T в этом случае может стать неэффективной, так как существует вероятность получения полной компенсации сигнала, например, если интервал времени обнаружения сигнала T равен периоду разностной частоты, т.е.Let us explain the meaning of dividing the signal detection interval T into adjacent time intervals of the signal quasicoherence t k . With the unknown actual frequency of the input signal ω, and the frequency of the carrier frequency generator ω 0 , the components at the output of the quadrature demodulator are periodic functions of the difference frequency, ω 0 -ω and can change sign in the time interval of signal detection. In this case, the correlation of each component with the reference signal over the entire detection time interval T can become ineffective, since there is a possibility of obtaining complete signal compensation, for example, if the signal detection time interval T is equal to the difference frequency period, i.e.

Figure 00000002

Если весь интервал времени обнаружения T разбить на смежные временные интервалы квазикогерентности сигнала tk таким образом, чтобы фаза каждой из квадратурных компонент на выделенном интервале разбиения была приблизительно постоянной, то величина изменения фазы Δφ определится выражением:
Δφ = (ω0-ω)•tк.
При этом выбор значения максимально допустимого ухода фазы Δφmax определяет величину интервала квазикогерентности сигнала tk при заданной величине диапазона частотной неопределенности Δω(ω0-Δω<=ω<=ω0-Δω)
Таким образом:
tк= Δωmax/Δω.
Тогда весь интервал времени обнаружения T разбивается на m смежных временных интервалов квазикогерентности сигнала tk:
Figure 00000003

где
Figure 00000004
- целая часть числа.
Figure 00000002

If the entire detection time interval T is divided into adjacent time intervals of the signal quasicoherence t k so that the phase of each of the quadrature components in the selected partition interval is approximately constant, then the phase change Δφ is determined by the expression:
Δφ = (ω 0 -ω) • t to .
Moreover, the choice of the value of the maximum allowable phase drift Δφ max determines the value of the interval of signal quasicoherence t k for a given value of the frequency uncertainty range Δω (ω 0 -Δω <= ω <= ω 0 -Δω)
In this way:
t to = Δω max / Δω.
Then the entire detection time interval T is divided into m adjacent time intervals of the signal quasicoherence t k :
Figure 00000003

Where
Figure 00000004
- the integer part of number.

Генератор опорного сигнала 11 формирует опорный сигнал, представляющий копию демодулированного сигнала, и подает на вторые входы вторых перемножителей 3 и 7 в каждый квадратурный канал. Выходной сигнал со вторых перемножителей 3 и 7 поступает на соответствующие им сумматоры 4 и 8. Таким образом вычисляют значение корреляции каждого из квадратурных сигналов с опорным сигналом путем их перемножения и суммирования на каждом из временных интервалов квазикогерентности сигнала, образуя последовательность из m комплексных значений корреляции. The reference signal generator 11 generates a reference signal representing a copy of the demodulated signal, and supplies the second inputs of the second multipliers 3 and 7 to each quadrature channel. The output signal from the second multipliers 3 and 7 is fed to the corresponding adders 4 and 8. Thus, the correlation value of each of the quadrature signals with the reference signal is calculated by multiplying and summing at each of the time intervals of the signal quasicoherence, forming a sequence of m complex correlation values.

На интервале обнаружения формируют опорные комплексные гармонические сигналы с частотами, распределенными в диапазоне неопределенности частоты демодулированного сигнала, таким образом, чтобы разность между соседними частотами, включая границы диапазона, была меньше обратной величины интервала обнаружения. The complex harmonic signals are formed on the detection interval with frequencies distributed in the frequency uncertainty range of the demodulated signal, so that the difference between adjacent frequencies, including the range boundaries, is less than the reciprocal of the detection interval.

В формирователе последовательностей отсчетов комплексных гармонических сигналов 12 (см. фиг. 2) формируют последовательности по m отсчетов из каждого из сформированных опорных комплексных гармонических сигналов с временным шагом, равным интервалу квазикогерентности сигнала. In the generator of sequences of samples of complex harmonic signals 12 (see Fig. 2), sequences of m samples from each of the generated reference complex harmonic signals are generated with a time step equal to the interval of signal quasicoherence.

На первые входы блока формирования комплексных коэффициентов корреляции 13 поступает последовательность из m комплексных значений корреляции (выходные сигналы квадратурных каналов, в частности с сумматоров 4 и 8), на вторые входы этого блока поступают последовательности по m отсчетов комплексных гармонических сигналов (с формирователя последовательностей комплексных гармонических сигналов12). В блоке формирования комплексных коэффициентов корреляции 13 вычисляют корреляцию последовательностей из m комплексных значений корреляции с каждой из последовательностей по m отсчетов комплексных гармонических сигналов, образуя таким образом комплексные коэффициенты корреляции. The first inputs of the complex correlation coefficient generation unit 13 receive a sequence of m complex correlation values (output signals of quadrature channels, in particular from adders 4 and 8), the second inputs of this block receive sequences of m samples of complex harmonic signals (from the complex harmonic sequence generator Signals12). In the unit for generating complex correlation coefficients 13, the correlation of sequences of m complex correlation values with each sequence of m samples of complex harmonic signals is calculated, thereby forming complex correlation coefficients.

Выходные сигналы (комплексные коэффициенты корреляции) с блока формирования комплексных коэффициентов корреляции 13 поступают на соответствующие им входы блока вычисления модулей комплексных коэффициентов корреляции 14, выходные сигналы которого поступают на блок выбора максимума 15. В блоке выбора максимума 15 из модулей комплексных коэффициентов корреляции выделяют максимальный и подают на блок сравнения с порогом 16. The output signals (complex correlation coefficients) from the unit for generating complex correlation coefficients 13 are fed to the corresponding inputs of the unit for calculating the modules of complex correlation coefficients 14, the output signals of which are sent to the maximum selection unit 15. In the maximum selection unit 15, the maximum and served on the comparison unit with a threshold of 16.

В блоке сравнения с порогом 16 максимальный модуль комплексного коэффициента корреляции сравнивают с заданной величиной порога и по результатам сравнения принимают решение об обнаружении или необнаружении сигнала. In the comparison block with threshold 16, the maximum module of the complex correlation coefficient is compared with a predetermined threshold value and, based on the comparison results, a decision is made whether or not the signal is detected.

Для лучшего понимания изложения сути предлагаемого изобретения рассмотрим работу блоков, заявленных в отличительной части формулы изобретения (см. фиг. 3 - 6). For a better understanding of the essence of the invention, we consider the operation of the blocks claimed in the characterizing part of the claims (see Fig. 3-6).

Рассмотрим, в частности, более подробно варианты реализации формирователя последовательностей отсчетов комплексных гармонических сигналов 12 (фиг. 3) и блока формирования комплексных коэффициентов корреляции 13 (фиг. 4 и 5). Варианты реализации этих блоков зависят от способа определения частот комплексных гармонических сигналов, при котором частоты выбираются из диапазона частотной неопределенности входного сигнала. Consider, in particular, in more detail the implementation options for the sequence generator of samples of complex harmonic signals 12 (Fig. 3) and the unit for generating complex correlation coefficients 13 (Figs. 4 and 5). The implementation options for these blocks depend on the method for determining the frequencies of complex harmonic signals, in which the frequencies are selected from the range of frequency uncertainty of the input signal.

Например, если частоты выбирают из диапазона частотной неопределенности демодулированного сигнала от -Δω до +Δω, в соответствии с формулой изобретения, без каких-либо дополнительных условий, тогда в формирователе последовательностей отсчетов комплексных гармонических сигналов 12 (фиг. 3) формируют, предположим, n последовательностей по m отсчетов комплексных гармонических сигналов. For example, if the frequencies are selected from the frequency uncertainty range of the demodulated signal from -Δω to + Δω, in accordance with the claims, without any additional conditions, then in the sequence generator of samples of complex harmonic signals 12 (Fig. 3), suppose n sequences of m samples of complex harmonic signals.

В формирователе последовательностей отсчетов комплексных гармонических сигналов 12 (фиг. 3) элемент памяти 17 содержит реальные компоненты отсчетов последовательностей комплексных гармонических сигналов - Cik(i = 1...m, k = 1...n).In the generator of sequences of samples of complex harmonic signals 12 (Fig. 3), the memory element 17 contains real components of samples of sequences of complex harmonic signals - C ik (i = 1 ... m, k = 1 ... n).

Элемент памяти 18 содержит мнимые компоненты отсчетов последовательностей комплексных гармонических сигналов Sik (i= 1...m, k = 1...n).The memory element 18 contains the imaginary components of the samples of sequences of complex harmonic signals S ik (i = 1 ... m, k = 1 ... n).

Выходные сигналы с элементов памяти 17 и 18 одновременно поступают на элементы считывания 19-1 - 19-n. Элемент считывания 19-1 считывает подряд m значений Ci1, Si1 (i = 1...m) из элементов памяти 17 и 18. Следующий элемент считывания считывает подряд m значений Ci2, Si2 (i = 1...m) из элементов памяти 17 и 18 и так далее.The output signals from the memory elements 17 and 18 simultaneously arrive at the reading elements 19-1 - 19-n. The read element 19-1 reads in a row m values C i1 , S i1 (i = 1 ... m) from the memory elements 17 and 18. The next read element reads in a row m values C i2 , S i2 (i = 1 ... m ) from memory elements 17 and 18 and so on.

Таким образом, всего в формирователе последовательностей отсчетов комплексных гармонических сигналов 12 формируют n последовательностей по m отсчетов комплексных гармонических сигналов, которые поступают на вторые входы блока формирования комплексных коэффициентов корреляции 13. Thus, in total, n sequences of m samples of complex harmonic signals are generated in the sequence generator of samples of complex harmonic signals 12, which are fed to the second inputs of the block for generating complex correlation coefficients 13.

Тогда соответственно сформированным n последовательностям по m отсчетов комплексных гармонических сигналов в блоке формирования комплексных коэффициентов корреляции 13 (фиг. 4, по первому варианту исполнения) образуют n аналогично выполненных ветвей формирования комплексных коэффициентов корреляции, при этом выходные сигналы с каждого квадратурного канала (в частности, с сумматоров 4 и 8) поступают на первые входы n ветвей, а на вторые входы поступают последовательности отсчетов комплексных гармонических сигналов. Then, according to the generated n sequences of m samples of complex harmonic signals in the block for generating complex correlation coefficients 13 (Fig. 4, according to the first embodiment) form n similarly executed branches of forming complex correlation coefficients, while the output signals from each quadrature channel (in particular, from adders 4 and 8), n branches enter the first inputs of the branches, and the sequence of samples of complex harmonic signals arrives at the second inputs.

Рассмотрим формирование комплексных коэффициентов корреляции на примере одной, первой ветви. С квадратурных каналов выходные сигналы поступают на первые входы первого 20, второго 21, третьего 22 и четвертого 23 перемножителей, причем на первые входы первого 20 и второго 21 перемножителей поступают отсчеты реальной компоненты ai, а на первые входы третьего 22 и четвертого 23 перемножителей - мнимой компоненты bi. На второй вход первого 20, второго 21, третьего 22 и четвертого 23 перемножителей поступают m отсчетов комплексных гармонических сигналов с формирователя последовательностей отсчетов комплексных гармонических сигналов 12, причем на второй вход первого 20 и третьего 22 перемножителей поступает реальная компонента Cik, а на второй вход второго 21 и четвертого 23 перемножителей - мнимая Sik. Выходной сигнал с первого перемножителя 20 (ai • Cik) поступает на первый вход первого сумматора 25. Выходной сигнал со второго перемножителя 21 (ai•Sik) поступает на первый вход второго сумматора 26 через инвертор 24. Выходной сигнал с третьего перемножителя 22 (bi•Cik) поступает на второй вход второго сумматора 26. Выходной сигнал с четвертого перемножителя 23 (bi•Sik) поступает на второй вход первого сумматора 25.Consider the formation of complex correlation coefficients using the example of one, the first branch. From the quadrature channels, the output signals are supplied to the first inputs of the first 20, second 21, third 22, and fourth 23 multipliers, and the first inputs of the first 20 and second 21 multipliers receive samples of the real component a i , and the first inputs of the third 22 and fourth 23 multipliers imaginary component b i . The second input of the first 20, second 21, third 22, and fourth 23 multipliers receives m samples of complex harmonic signals from the shaper of sequences of samples of complex harmonic signals 12, and the real component C ik is supplied to the second input of the first 20 and third 22 multipliers, and the second input second 21 and fourth 23 multipliers - imaginary S ik . The output signal from the first multiplier 20 (a i • C ik ) is supplied to the first input of the first adder 25. The output signal from the second multiplier 21 (a i • S ik ) is fed to the first input of the second adder 26 through inverter 24. The output signal from the third multiplier 22 (b i • C ik ) goes to the second input of the second adder 26. The output signal from the fourth multiplier 23 (b i • S ik ) goes to the second input of the first adder 25.

Первый 25 и второй 26 сумматоры суммируют результаты перемножения и одновременно накапливают m полученных сумм, то есть осуществляют суммирование по индексу i. The first 25 and second 26 adders summarize the results of multiplication and at the same time accumulate m received sums, that is, carry out the summation by index i.

Выходные сигналы с первого 25 и второго 26 сумматоров являются первым комплексным коэффициентом, представляющими корреляцию квадратурного сигнала с комплексным гармоническим сигналом. The output signals from the first 25 and second 26 adders are the first complex coefficient representing the correlation of the quadrature signal with a complex harmonic signal.

Всего с блока формирования коэффициентов комплексной корреляции 13 (по первому варианту) поступят n комплексных коэффициентов корреляции на соответствующие им входы блока вычисления модулей комплексных коэффициентов корреляции 14. In total, from the unit for generating complex correlation coefficients 13 (according to the first embodiment), n complex correlation coefficients will be sent to the corresponding inputs of the unit for computing the modules of complex correlation coefficients 14.

Рассмотрим второй вариант реализации формирователя последовательностей отсчетов комплексных гармонических сигналов 12 (фиг. 3) и блока формирования комплексных коэффициентов корреляции 13 (фиг. 5). Consider the second embodiment of the generator of sequences of samples of complex harmonic signals 12 (Fig. 3) and the unit for generating complex correlation coefficients 13 (Fig. 5).

Этот вариант реализации соответствует такому способу определения частот комплексных гармонических сигналов, при котором частоты выбираются из диапазона частотной неопределенности демодулированного сигнала от -Δω до +Δω, попарно симметричными относительно нуля. В этом случае комплексные сигналы образуют два подмножества попарно-сопряженных сигналов, общее количество которых n четно, а количество в каждом подмножестве равно n/2. При этом в формирователе последовательностей отсчетов комплексных гармонических сигналов 12 формируют последовательности сигналов только какого-либо одного подмножества, а в блоке формирования комплексных коэффициентов корреляции 13 операции вычисления корреляции с попарно-сопряженными сигналами выполняют одновременно, используя дополнительно инверсию и суммирование. This embodiment corresponds to such a method for determining the frequencies of complex harmonic signals, in which the frequencies are selected from the range of frequency uncertainty of the demodulated signal from -Δω to + Δω, pairwise symmetrical with respect to zero. In this case, complex signals form two subsets of pairwise conjugate signals, the total number of which n is even, and the number in each subset is n / 2. Moreover, in the sequence generator of samples of complex harmonic signals 12, only one subset of signals is formed, and in the block for generating complex correlation coefficients 13, the operations of calculating the correlation with pair-conjugate signals are performed simultaneously using additional inversion and summing.

В этом случае в формирователе последовательностей отсчетов комплексных гармонических сигналов 12 (фиг. 3) элемент памяти 17 может содержать реальные компоненты отсчетов последовательностей комплексных гармонических сигналов Cik (i = 1...m, k = 1...n/2) или Cik(i = 1...m, k = -1... - n/2).In this case, in the generator of sequences of samples of complex harmonic signals 12 (Fig. 3), the memory element 17 may contain real components of samples of sequences of complex harmonic signals C ik (i = 1 ... m, k = 1 ... n / 2) or C ik (i = 1 ... m, k = -1 ... - n / 2).

Элемент памяти 18 может содержать мнимые компоненты отсчетов последовательностей комплексных гармонических сигналов Sik(i = 1...m, k = 1...n/2) или соответственно Sik (i = 1...m, k = -1...-n/2).Memory element 18 may contain imaginary components of samples of sequences of complex harmonic signals S ik (i = 1 ... m, k = 1 ... n / 2) or S ik (i = 1 ... m, k = -1 ...- n / 2).

Для случая равномерного распределения частот комплексных гармонических сигналов в диапазоне неопределенности частоты (-Δω,+Δω) компоненты Cik, Sik могут рассчитываться по формулам.For the case of a uniform frequency distribution of complex harmonic signals in the frequency uncertainty range (-Δω, + Δω), the components C ik , S ik can be calculated by the formulas.

Figure 00000005

или

где Δω максимальное значение неопределенности частоты;
T - интервал обнаружения.
Figure 00000005

or

where Δω is the maximum value of the frequency uncertainty;
T is the detection interval.

Выходные сигналы с элементов памяти 17 и 18 одновременно поступают на элементы считывания 19-1 - 19-n/2. Элемент считывания 19-1 считывает подряд m значений Ci1, Si1 (i = 1...m) из элементов памяти 17 и 18. Следующий элемент считывания считывает подряд m значений Ci2 Si2, (i = 1....m) из элементов памяти 17 и 18 и так далее.The output signals from the memory elements 17 and 18 are simultaneously fed to the reading elements 19-1 - 19-n / 2. The read element 19-1 reads in a row m values C i1 , S i1 (i = 1 ... m) from the memory elements 17 and 18. The next read element reads in a row m values C i2 S i2 , (i = 1 .... m) from memory elements 17 and 18, and so on.

Таким образом, по второму варианту выполнения, всего в формирователе последовательностей отсчетов комплексных гармонических сигналов 12, формируют, например, n/2 последовательностей по m отсчетов, которые поступают на вторые входы блока формирования комплексных коэффициентов корреляции 13. Thus, according to the second embodiment, in total, in the sequence generator of samples of complex harmonic signals 12, for example, n / 2 sequences of m samples are generated, which are fed to the second inputs of the block for generating complex correlation coefficients 13.

Тогда соответственно сформированным n/2 последовательностям по m отсчетов комплексных гармонических сигналов в блоке формирования комплексных коэффициентов корреляции 13 (фиг. 5) образуют n/2 аналогично выполненных ветвей формирования комплексных коэффициентов корреляции, на первые входы которых поступает последовательность из m комплексных значений корреляции (с квадратурных каналов), а на вторые входы которых поступают n/2 последовательностей по m отсчетов комплексных гармонических сигналов. Then, correspondingly generated n / 2 sequences of m samples of complex harmonic signals in the block for generating complex correlation coefficients 13 (Fig. 5) form n / 2 similarly executed branches of formation of complex correlation coefficients, the first inputs of which receive a sequence of m complex correlation values (with quadrature channels), and the second inputs of which receive n / 2 sequences of m samples of complex harmonic signals.

Рассмотрим формирование комплексных коэффициентов корреляции на примере одной, первой ветви. С квадратурных каналов выходные сигналы поступают на первые входы первого 27, второго 28, третьего 29 и четвертого 30 перемножителей, причем на первые входы первого 27 и второго 28 перемножителей поступают отсчеты реальной компоненты ai, а на первые входы третьего 29 и четвертого 30 перемножителей - мнимой компоненты bi. На второй вход первого 27, второго 28, третьего 29 и четвертого 30 перемножителей поступают m отсчетов комплексных гармонических сигналов с формирователя последовательностей отсчетов комплексных гармонических сигналов 12, причем на второй вход первого 27 и второго 29 перемножителей поступает реальная компонента Cik, а на второй вход второго 28 и четвертого 30 перемножителей - мнимая Sik компонента. Выходной сигнал с первого перемножителя 27 (ai•Cik) поступает на первый вход первого сумматора 33 и первый вход четвертого сумматора 36. Выходной сигнал со второго перемножителя 28 (ai•Sik) поступает на первый вход второго сумматора 34 и первый вход третьего сумматора 35, причем на первый вход третьего сумматора 35 непосредственно, а на первый вход второго сумматора 34 - через первый инвертор 31. Выходной сигнал с третьего перемножителя 29 (bi•Cik) поступает одновременно на второй вход второго сумматора 34 и второй вход третьего сумматора 35. Выходной сигнал с четвертого перемножителя 30 (bi•Sik) поступает на второй вход первого сумматора 33 и второй вход четвертого сумматора 36, причем на второй вход первого сумматора 33 - непосредственно, а на второй вход четвертого сумматора 36 - через второй инвертор 32.Consider the formation of complex correlation coefficients using the example of one, the first branch. From the quadrature channels, the output signals go to the first inputs of the first 27, second 28, third 29, and fourth 30 multipliers, and the first inputs of the first 27 and second 28 multipliers receive samples of the real component a i , and the first inputs of the third 29 and fourth 30 multipliers imaginary component b i . The second input of the first 27, second 28, third 29, and fourth 30 multipliers receives m samples of complex harmonic signals from the shaper of sequences of samples of complex harmonic signals 12, and the real component C ik is supplied to the second input of the first 27 and second 29 multipliers, and the second input second 28 and fourth 30 multipliers - imaginary S ik component. The output signal from the first multiplier 27 (a i • C ik ) goes to the first input of the first adder 33 and the first input of the fourth adder 36. The output signal from the second multiplier 28 (a i • S ik ) goes to the first input of the second adder 34 and the first input the third adder 35, and the first input of the third adder 35 directly, and the first input of the second adder 34 through the first inverter 31. The output signal from the third multiplier 29 (b i • C ik ) is fed simultaneously to the second input of the second adder 34 and the second input third adder 35. Output from the signal from the fourth multiplier 30 (b i • S ik ) goes to the second input of the first adder 33 and the second input of the fourth adder 36, and to the second input of the first adder 33 directly, and to the second input of the fourth adder 36 through the second inverter 32.

Первый 33, второй 34, третий 35 и четвертый 36 сумматоры суммируют результаты перемножения и одновременно накапливают m полученных сумм, то есть осуществляют суммирование по индексу i. The first 33, second 34, third 35 and fourth 36 adders summarize the multiplication results and at the same time accumulate the m received sums, that is, carry out the summation over the index i.

Выходные сигналы с первого сумматора 33 (действительная компонента) и второго сумматора 34 (мнимая компонента) являются первым комплексным коэффициентом корреляции, представляющим корреляцию квадратурного сигнала с комплексным гармоническим сигналом. Выходные сигналы с третьего сумматора 35 (действительная компонента) и четвертого сумматора 36 (мнимая компонента) являются вторым комплексным коэффициентом корреляции с комплексным гармоническим сигналом. Таким образом выполняется операция попарно-сопряженной (или можно сказать бисопряженной) комплексной корреляции. The output signals from the first adder 33 (real component) and the second adder 34 (imaginary component) are the first complex correlation coefficient representing the correlation of the quadrature signal with the complex harmonic signal. The output signals from the third adder 35 (real component) and the fourth adder 36 (imaginary component) are the second complex correlation coefficient with the complex harmonic signal. In this way, the pairwise conjugate (or bis conjugate) complex correlation operation is performed.

Всего в блоке формирования комплексных коэффициентов корреляции 13 формируют n комплексных коэффициентов корреляции, которые поступают на соответствующие им входы блока вычисления модулей комплексных коэффициентов корреляции 14. In total, n complex correlation coefficients are generated in the complex correlation coefficient generation unit 13, which are fed to the corresponding inputs of the complex correlation coefficient calculation module 14.

Авторы для реализации заявляемого устройства обнаружения широкополосного сигнала предложили два варианта реализации формирователя последовательностей отсчетов комплексных гармонических сигналов 12 и блока формирования комплексных коэффициентов корреляции 13, при этом второй вариант реализации этих блоков является наиболее предпочтительным, так как позволяет сократить количество вычислительных операций, таких, как непосредственное поочередное вычисление корреляции с комплексным и комплексно-сопряженным сигналом (например, как по другим возможным вариантам), которые предполагают повторение одних и тех же операций перемножения и сложения чисел с учетом инверсии знаков, определяемых знаком неопределенности частоты. The authors for the implementation of the inventive device for detecting broadband signal proposed two options for implementing the generator of sequences of samples of complex harmonic signals 12 and the unit for generating complex correlation coefficients 13, while the second embodiment of these blocks is most preferable, as it allows to reduce the number of computational operations, such as direct alternately calculating the correlation with the complex and complex conjugate signal (for example, as other possible options), which involve the repetition of the same operations of multiplication and addition of numbers, taking into account the inversion of signs, determined by the sign of frequency uncertainty.

Далее рассмотрим пример реализации блока вычисления модулей комплексных коэффициентов корреляции (см. фиг. 5), который предложен как частный вариант выполнения и согласован с работой блоков 12 и 13. Next, we consider an example implementation of a unit for calculating the modules of complex correlation coefficients (see Fig. 5), which is proposed as a particular embodiment and is consistent with the operation of blocks 12 and 13.

Комплексные коэффициенты корреляции одновременно поступают на входы n аналогично выполненных ветвей вычисления модулей комплексных коэффициентов корреляции. Complex correlation coefficients simultaneously arrive at the inputs of n similarly executed branches of computing the modules of complex correlation coefficients.

Рассмотрим работу этого блока на примере одной, например, первой ветви вычисления модулей комплексных коэффициентов корреляции. Комплексные коэффициенты корреляции поступают на входы квадраторов 37 - 40. Полученные величины с квадраторов 37 и 38 суммируют в сумматоре 41, а величины с квадраторов 39 и 40 - в сумматоре 42. Выходные значения с сумматоров 41 и 42 соответственно поступают на элементы вычисления модуля 43 и 44. Выход с элемента вычисления модуля 43 является модулем первого коэффициента корреляции, выход с элемента вычисления модуля 44 является модулем второго коэффициента корреляции. Consider the operation of this block on the example of one, for example, the first branch of the calculation of the modules of complex correlation coefficients. Complex correlation coefficients are fed to the inputs of quadrathers 37–40. The obtained values from quadrants 37 and 38 are summed in the adder 41, and the values from quadrants 39 and 40 are summed in the adder 42. The output values from the adders 41 and 42, respectively, are sent to the calculation elements of module 43 and 44. The output from the calculation element of module 43 is a module of the first correlation coefficient, the output from the calculation element of module 44 is a module of the second correlation coefficient.

Всего с блока вычисления модулей комплексных коэффициентов корреляции поступает n модулей комплексных коэффициентов корреляции на блок выбора максимума 15. In total, from the unit for calculating the modules of complex correlation coefficients, n modules of complex correlation coefficients arrive at the maximum selection block 15.

В заключение поясним более подробно суть заявляемого изобретения. In conclusion, we explain in more detail the essence of the claimed invention.

Задача изобретения, на решение которой направлены заявляемый способ и устройство, - это повышение эффективности обнаружения сигнала с неизвестной несущей частотой. The objective of the invention, the solution of which is the claimed method and device, is to increase the detection efficiency of a signal with an unknown carrier frequency.

Достигнуть поставленную задачу авторы предполагаемого изобретения решили путем повышения эффективности способа-прототипа (способа обнаружения с некогерентным накоплением по Витерби). Преимущество обнаружения с некогерентным накоплением состоит в том, что проводится предварительная демодуляция и частичная корреляция входного сигнала с опорным на смежных интервалах квазикогерентности сигнала. В устройстве, реализующем этот способ, эти операции значительно сокращают частоту следования отсчетов сигнала на последующих стадиях его обработки и расширяют возможности применения техники цифровой обработки сигнала. The authors of the alleged invention decided to achieve the task by increasing the efficiency of the prototype method (Viterbi detection method with incoherent accumulation). The advantage of detection with incoherent accumulation is that preliminary demodulation and partial correlation of the input signal with the reference signal at adjacent intervals of the signal quasicoherence are performed. In a device that implements this method, these operations significantly reduce the repetition rate of signal samples at subsequent stages of its processing and expand the possibilities of using the digital signal processing technique.

Поэтому вместо простого квадратичного суммирования результатов демодуляции и корреляции сигнала на смежных временных интервалах (как в способе-прототипе), предлагается ввести такую последовательность операций в способ обнаружения широкополосного сигнала, которые позволяют определить корреляцию входного сигнала с набором гармонических сигналов с частотами, распределенными в диапазоне неопределенности частоты. Таким образом в процесс обнаружения широкополосного сигнала вводится проверка гипотезы о наличии сигнала с частотой, принадлежащей интервалу, прилегающему к частоте одного из формируемых комплексных гармонических сигналов. Эта операция позволяет значительно повысить эффективность обнаружения в условиях значительной неопределенности частоты и низких отношений сигнала к шуму. Therefore, instead of a simple quadratic summation of the results of the demodulation and correlation of the signal at adjacent time intervals (as in the prototype method), it is proposed to introduce such a sequence of operations in the method of detecting a broadband signal that allows you to determine the correlation of the input signal with a set of harmonic signals with frequencies distributed in the uncertainty range frequency. Thus, the hypothesis of the presence of a signal with a frequency belonging to an interval adjacent to the frequency of one of the generated complex harmonic signals is introduced into the process of detecting a broadband signal. This operation can significantly increase the detection efficiency under conditions of significant frequency uncertainty and low signal-to-noise ratios.

На фиг. 7 приведены результаты компьютерного моделирования при следующих условиях:
- неопределенность частоты ±4,8 кГц (период разностной частоты Т=208 мкс);
- частота следования отсчетов 1,2288 МГц;
- интервал квазикогерентности сигнала 13 мкс (16 отсчетов);
- отношение сигнал/шум на один отсчет -17,1 дБ;
- общее время накопления 208 мкс.
In FIG. 7 shows the results of computer simulation under the following conditions:
- frequency uncertainty ± 4.8 kHz (period of the difference frequency T = 208 μs);
- sampling frequency of 1.2288 MHz;
- the interval of quasicoherence of the signal is 13 μs (16 samples);
- the signal-to-noise ratio per sample is -17.1 dB;
- total accumulation time of 208 μs.

Кривые, изображенные на фиг. 7 и имеющие индекс "0", представляют нормированные оценки интегральной вероятности ложной тревоги (Pлт), а имеющие индекс "1" - оценки интегральной вероятности пропуска сигнала (Pпр) и соответствуют:
A0 и A1- - устройство некогерентного обнаружения широкополосного сигнала с последетекторным суммированием результатов, полученных на интервалах квазикогерентности сигнала;
В0 и B1 - заявляемое устройство обнаружения широкополосного сигнала.
The curves shown in FIG. 7 and having an index of "0", represent normalized estimates of the integral probability of false alarm (P lt ), and those having an index of "1" represent estimates of the integral probability of a missed signal (P CR ) and correspond to:
A 0 and A 1- - device incoherent detection of a broadband signal with post-detector summation of the results obtained at intervals of the signal quasicoherence;
B 0 and B 1 - the claimed device for detecting broadband signal.

Анализируя результаты компьютерного моделирования заявляемого изобретения, можно увидеть, что, например, при величине вероятности ложной тревоги Pлт= 0,1 и величине порога обнаружения Uпор = 1,2 (см. рис. 7), вероятность правильного обнаружения сигнала Pобн = 1-Pпр для устройства некогерентного обнаружения широкополосного сигнала с последетекторным суммированием результатов, полученных на интервалах квазикогерентности сигнала (прототип), составит величину 0,58, а для заявляемого способа обнаружения широкополосного сигнала и устройства для его реализации (варианты) - величину 0,82, т. е. по вероятности правильного обнаружения сигнала Pобн заявляемые способ и устройство превосходят прототип.Analyzing the results of computer modeling of the claimed invention, it can be seen that, for example, with the value of the probability of false alarm P lt = 0.1 and the detection threshold U pore = 1.2 (see Fig. 7), the probability of correct detection of the signal P obn = 1-P pr for the device incoherent detection of a broadband signal with a post-detector summation of the results obtained at intervals of quasi-coherence of the signal (prototype), will be 0.58, and for the inventive method for detecting a broadband signal and device for e first implementation (options) - the value of 0.82, i.e., the probability of correct detection of the signal P obn the claimed method and device surpass the prototype.

Таким образом, в условиях неопределенности частоты заявляемое изобретение обладает лучшими характеристиками, что позволило решить задачу повышения эффективности обнаружения широкополосного сигнала, особенно в условиях мощных помех и большой неопределенности частоты. Thus, in conditions of frequency uncertainty, the claimed invention has the best characteristics, which allowed us to solve the problem of increasing the detection efficiency of a broadband signal, especially in conditions of powerful interference and large frequency uncertainty.

Claims (3)

1. Способ обнаружения широкополосного сигнала с неизвестной несущей частотой, заключающийся в том, что осуществляют квадратурную демодуляцию принимаемого сигнала, образуя таким образом квадратурные сигналы, формируют опорный сигнал, представляющий собой копию принимаемого демодулированного сигнала, интервал обнаружения принимаемого сигнала разбивают на m смежных временных интервалов квазикогерентности сигнала, вычисляют значения корреляции каждого из квадратурных сигналов с опорным сигналом путем их перемножения и суммирования на каждом из временных интервалов квазикогерентности сигнала, образуя таким образом последовательность из m комплексных значений корреляции, формируют выходную величину, которую сравнивают с заданным уровнем порога, и по результатам сравнения принимают решение об обнаружении сигнала, отличающийся тем, что формируют на интервале обнаружения опорные комплексные гармонические сигналы с частотами, распределенными в диапазоне неопределенности частоты демодулированного сигнала, таким образом, чтобы разность между соседними частотами, включая границы диапазона, была меньше обратной величины интервала обнаружения, образуют последовательности по m отсчетов из каждого сформированного опорного комплексного гармонического сигнала с временным шагом, равным интервалу квазикогерентности сигнала, вычисляют корреляцию последовательности из m комплексных значений корреляции с каждой последовательностью отсчетов комплексных гармонических сигналов, образуя таким образом комплексные коэффициенты корреляции, вычисляют модули комплексных коэффициентов корреляции и выделяют максимальный из них, который используют в качестве выходной величины. 1. A method for detecting a broadband signal with an unknown carrier frequency, which consists in quadrature demodulating the received signal, thereby forming quadrature signals, forming a reference signal, which is a copy of the received demodulated signal, the detection interval of the received signal is divided into m adjacent time intervals of quasi-coherence the signal, calculate the correlation values of each of the quadrature signals with the reference signal by multiplying them and summing n each of the time intervals of the signal quasicoherence, thus forming a sequence of m complex correlation values, form an output value that is compared with a predetermined threshold level, and according to the results of the comparison, a decision is made to detect the signal, characterized in that reference complex harmonic signals are generated on the detection interval with frequencies distributed in the uncertainty range of the frequency of the demodulated signal, so that the difference between adjacent frequencies, on As the boundary of the range was less than the reciprocal of the detection interval, they form sequences of m samples from each generated complex integrated harmonic signal with a time step equal to the interval of quasi-coherence of the signal, calculate the correlation of a sequence of m complex correlation values with each sequence of samples of complex harmonic signals, forming complex correlation coefficients, calculate the modules of complex correlation coefficients and extract maximum DUTY of them, which is used as the output quantity. 2. Устройство для обнаружения широкополосного сигнала с неизвестной частотой, содержащее два квадратурных канала обработки принимаемого сигнала, каждый из которых содержит последовательно соединенные первый перемножитель, фильтр низкой частоты, второй перемножитель и сумматор, фазовращатель, генератор несущей частоты, генератор опорного сигнала и блок сравнения с порогом, при этом первый вход первого перемножителя в каждом квадратурном канале является входом устройства, второй вход первого перемножителя соединен с выходом генератора несущей частоты, причем в первом квадратурном канале непосредственно, а во втором - через фазовращатель, второй вход второго перемножителя в каждом квадратурном канале соединен с выходом генератора опорного сигнала, отличающееся тем, что введены формирователь последовательностей отсчетов комплексных гармонических сигналов, формирующий n последовательностей, где n - целое число, по m отсчетов комплексных гармонических сигналов, блок формирования комплексных коэффициентов корреляции, блок вычисления модулей комплексных коэффициентов корреляции и блок выбора максимума, при этом выходы формирователя последовательностей отсчетов комплексных гармонических сигналов соединены со вторыми входами блока формирования комплексных коэффициентов корреляции, первые входы которого соединены с выходами квадратурных каналов, выходы блока формирования комплексных коэффициентов корреляции соединены с входами блока вычисления модулей комплексных коэффициентов корреляции, выходы которого соединены с входами блока выбора максимума, выход которого подключен к входу блока сравнения с порогом, а блок формирования комплексных коэффициентов корреляции содержит n ветвей формирования комплексных коэффициентов корреляции, каждая из которых содержит первый, второй, третий и четвертый перемножители, инвертор и первый и второй сумматоры, при этом первые и вторые входы перемножителей в каждой ветви формирования комплексных коэффициентов корреляции являются соответственно первыми и вторыми входами блока формирования комплексных коэффициентов корреляции, причем первые входы соединены с выходами квадратурных каналов, а вторые - с выходами формирователя последовательностей отсчетов комплексных гармонических сигналов, выходы первого и четвертого перемножителей подключены к первому сумматору, а выходы второго и третьего перемножителей подключены ко второму сумматору, причем второй перемножитель соединен со вторым сумматором через инвертор, выходы первого и второго сумматоров в каждой ветви формирования комплексных коэффициентов корреляции являются выходами блока формирования комплексных коэффициентов корреляции. 2. A device for detecting a broadband signal with an unknown frequency, containing two quadrature channels for processing the received signal, each of which contains a first multiplier, a low-pass filter, a second multiplier and an adder, a phase shifter, a carrier frequency generator, a reference signal generator, and a comparison unit with threshold, while the first input of the first multiplier in each quadrature channel is the input of the device, the second input of the first multiplier is connected to the output of the generator and the carrier frequency, moreover, in the first quadrature channel directly, and in the second through the phase shifter, the second input of the second multiplier in each quadrature channel is connected to the output of the reference signal generator, characterized in that a shaper of samples of complex harmonic signals is generated, forming n sequences, where n is an integer of m samples of complex harmonic signals, a unit for generating complex correlation coefficients, a unit for calculating modules of complex coefficients correlations and a maximum selection unit, while the outputs of the generator of sequences of samples of complex harmonic signals are connected to the second inputs of the unit for generating complex correlation coefficients, the first inputs of which are connected to the outputs of quadrature channels, the outputs of the unit for generating complex correlation coefficients are connected to the inputs of the unit for calculating the modules of complex correlation coefficients, the outputs of which are connected to the inputs of the maximum selection block, the output of which is connected to the input of the block as with a threshold, and the block for generating complex correlation coefficients contains n branches for generating complex correlation coefficients, each of which contains the first, second, third, and fourth multipliers, an inverter, and the first and second adders, while the first and second inputs of multipliers in each branch of the formation of complex the correlation coefficients are respectively the first and second inputs of the unit for forming complex correlation coefficients, the first inputs being connected to the outputs of the quadrature channels, the second - with the outputs of the generator of sequences of samples of complex harmonic signals, the outputs of the first and fourth multipliers are connected to the first adder, and the outputs of the second and third multipliers are connected to the second adder, the second multiplier connected to the second adder via an inverter, the outputs of the first and second adders in each branch the formation of complex correlation coefficients are the outputs of the block forming complex correlation coefficients. 3. Устройство для обнаружения широкополосного сигнала с неизвестной частотой, содержащее два квадратурных канала обработки принимаемого сигнала, каждый из которых содержит последовательно соединенные первый перемножитель, фильтр низкой частоты, второй перемножитель и сумматор, фазовращатель, генератор несущей частоты, генератор опорного сигнала и блок сравнения с порогом, при этом первый вход первого перемножителя в каждом квадратурном канале является входом устройства, второй вход первого перемножителя соединен с выходом генератора несущей частоты, причем в первом канале непосредственно, а во втором через фазовращатель, второй вход второго перемножителя в каждом квадратурном канале соединен с выходом генератора опорного сигнала, отличающееся тем, что введены формирователь последовательностей отсчетов комплексных гармонических сигналов, формирующий n/2 последовательностей сигналов из общего количества n попарно сопряженных сигналов, где n - целое, четное, по m отсчетов комплексных гармонических сигналов, блок формирования комплексных коэффициентов корреляции, блок вычисления модулей комплексных коэффициентов корреляции, блок выбора максимума, при этом выходы формирователя последовательностей отсчетов комплексных гармонических сигналов соединены со вторыми входами блока формирования комплексных коэффициентов корреляции, первые входы которого соединены с выходами квадратурных каналов, выходы блока формирования комплексных коэффициентов корреляции соединены с входами блока вычисления модулей комплексных коэффициентов корреляции, выходы которого соединены с входами блока выбора максимума, выход которого подключен к входу блока сравнения с порогом, а блок формирования комплексных коэффициентов корреляции содержит n/2 ветвей формирования комплексных коэффициентов корреляции, каждая из которых содержит первый, второй, третий и четвертый перемножители, первый и второй инверторы и первый, второй, третий и четвертый сумматоры, при этом первые и вторые входы перемножителей в каждой ветви формирования комплексных коэффициентов корреляции являются соответственно первыми и вторыми входами блока формирования комплексных коэффициентов корреляции, причем первые входы соединены с выходами квадратурных каналов, а вторые - с выходами формирователя последовательностей отсчетов комплексных гармонических сигналов, при этом первый выход первого перемножителя соединен с первыми входами первого и второго сумматоров, выход второго перемножителя соединен с первыми входами второго и третьего сумматоров, причем со вторым сумматором - через первый инвертор, выход третьего перемножителя соединен со вторыми входами второго и третьего сумматоров, выход четвертого перемножителя соединен со вторыми входами первого и четвертого сумматоров, причем с первым сумматором - через второй инвертор, выходы сумматоров со всех ветвей формирования комплексных коэффициентов корреляции являются выходами блока формирования комплексных коэффициентов корреляции на блок вычисления модулей комплексных коэффициентов корреляции. 3. A device for detecting a broadband signal with an unknown frequency, containing two quadrature channels for processing the received signal, each of which contains a series-connected first multiplier, a low-pass filter, a second multiplier and an adder, a phase shifter, a carrier frequency generator, a reference signal generator and a comparison unit with threshold, while the first input of the first multiplier in each quadrature channel is the input of the device, the second input of the first multiplier is connected to the output of the generator and the carrier frequency, and in the first channel directly, and in the second through the phase shifter, the second input of the second multiplier in each quadrature channel is connected to the output of the reference signal generator, characterized in that a shaper of samples of complex harmonic signals is introduced, forming n / 2 signal sequences from the total number of n pairwise conjugate signals, where n is an integer, even, m samples of complex harmonic signals, the unit for the formation of complex correlation coefficients, bl ok, the calculation of the modules of complex correlation coefficients, the maximum selection unit, while the outputs of the generator of sequences of samples of complex harmonic signals are connected to the second inputs of the unit for forming complex correlation coefficients, the first inputs of which are connected to the outputs of the quadrature channels, the outputs of the unit for forming complex correlation coefficients are connected to the inputs of the calculation unit modules of complex correlation coefficients, the outputs of which are connected to the inputs of the selection block maximum a, the output of which is connected to the input of the comparison unit with a threshold, and the unit for generating complex correlation coefficients contains n / 2 branches of forming complex correlation coefficients, each of which contains the first, second, third, and fourth multipliers, the first and second inverters, and the first, second, the third and fourth adders, while the first and second inputs of the multipliers in each branch of the formation of complex correlation coefficients are respectively the first and second inputs of the block forming complex coefficients correlation factors, the first inputs connected to the outputs of the quadrature channels, and the second to the outputs of the generator of sequences of samples of complex harmonic signals, the first output of the first multiplier connected to the first inputs of the first and second adders, the output of the second multiplier connected to the first inputs of the second and third adders moreover, with the second adder through the first inverter, the output of the third multiplier is connected to the second inputs of the second and third adders, the output of the fourth multiplier of Tell connected to second inputs of the first and fourth adders, and a first adder - via a second inverter, the outputs of adders with all branches forming complex correlation coefficients are the outputs of block formation of complex correlation coefficient calculating unit to the modules of complex correlation coefficients.
RU98118418A 1998-10-08 1998-10-08 Method for detection of wide-band signal with unknown carrier frequency and device which implements said method RU2141730C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98118418A RU2141730C1 (en) 1998-10-08 1998-10-08 Method for detection of wide-band signal with unknown carrier frequency and device which implements said method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98118418A RU2141730C1 (en) 1998-10-08 1998-10-08 Method for detection of wide-band signal with unknown carrier frequency and device which implements said method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2141730C1 true RU2141730C1 (en) 1999-11-20

Family

ID=20211133

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98118418A RU2141730C1 (en) 1998-10-08 1998-10-08 Method for detection of wide-band signal with unknown carrier frequency and device which implements said method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2141730C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006135274A1 (en) * 2005-06-15 2006-12-21 Igor Borisovich Dounaev Method of demodulation of a signal of multiple position frequency manipulation with equidistant frequency spreading, demodulator for this signal and computer-readable medium
US7903759B2 (en) 2005-06-15 2011-03-08 Igor Borisovich Dounaev Method for transmitting and receiving quadrature-amplitude modulation signals, system for implementing thereof, machine-readable medium, and application of the method for synchronizing reception of amplitude modulation signals
RU2628404C1 (en) * 2013-09-20 2017-08-16 Протеус Диджитал Хелс, Инк. Methods, devices and systems of signals receiving and decoding in the presence of noise using the shears and deformation
RU2707733C1 (en) * 2016-06-13 2019-11-29 Джитсн, Инк. Method for detecting an inadmissible broadband radio signal

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
VITERBI A.J. CDMA: principles of spread spectrum communication, 1995, p.41, fir. 3.1(a) Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами.-М.: Радио и связь, 1985, с. 292-294. *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006135274A1 (en) * 2005-06-15 2006-12-21 Igor Borisovich Dounaev Method of demodulation of a signal of multiple position frequency manipulation with equidistant frequency spreading, demodulator for this signal and computer-readable medium
US7903765B2 (en) 2005-06-15 2011-03-08 Igor Borisovich Dounaev Method for demodulating the signal of multiple-position frequency manipulation with equidistant frequency spreading, demodulator for this signal, and computer-readable medium
US7903759B2 (en) 2005-06-15 2011-03-08 Igor Borisovich Dounaev Method for transmitting and receiving quadrature-amplitude modulation signals, system for implementing thereof, machine-readable medium, and application of the method for synchronizing reception of amplitude modulation signals
RU2628404C1 (en) * 2013-09-20 2017-08-16 Протеус Диджитал Хелс, Инк. Methods, devices and systems of signals receiving and decoding in the presence of noise using the shears and deformation
RU2736776C2 (en) * 2013-09-20 2020-11-20 Протеус Диджитал Хелс, Инк. Methods, devices and systems for receiving and decoding signals in the presence of noise using sections and deformation
RU2707733C1 (en) * 2016-06-13 2019-11-29 Джитсн, Инк. Method for detecting an inadmissible broadband radio signal

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6005889A (en) Pseudo-random noise detector for signals having a carrier frequency offset
O'Driscoll Performance analysis of the parallel acquisition of weak GPS signals
US7505511B2 (en) Matched filter and spread spectrum receiver
EP1284050B1 (en) Method and apparatus for code phase tracking
KR100576959B1 (en) Fast acquisition, high sensitivity gps receiver
Benedetto et al. A fast unambiguous acquisition algorithm for BOC-modulated signals
US10585195B2 (en) Cepstrum-based multipath mitigation of a spread spectrum radiocommunication signal
Kong High sensitivity and fast acquisition signal processing techniques for GNSS receivers: From fundamentals to state-of-the-art GNSS acquisition technologies
EP3629060A1 (en) System and method for demodulating code shift keying data utilizing correlations with combinational prn codes generated for different bit positions
WO2019020201A1 (en) A receiver and method for processing a wide-band signal
US7421011B2 (en) Performing an acquisition in a receiver
US20070177699A1 (en) Interpolation processing for enhanced signal acquisition
EP1545019A1 (en) GPS receiver using differential correlation
RU2141730C1 (en) Method for detection of wide-band signal with unknown carrier frequency and device which implements said method
KR100981458B1 (en) Method and apparatus for signal receipt and acquisition
Ahamed et al. Fast acquisition of GPS signal using Radix-2 and Radix-4 FFT algorithms
US6847676B1 (en) All-lag spread-spectrum correlators with rotating references
CN111665528B (en) Satellite signal capturing method, device and storage medium
Leclère et al. Complexity reduction for high sensitivity acquisition of GNSS signals with a secondary code
Rakipi et al. GPS signal acquisition and sensitivity analysis using different algorithms on a software receiver
Fischer et al. Simulation & verification of new architectures for Galileo navigation signal demodulation
Zhang et al. A fast acquisition algorithm based on FFT for BOC modulated signals
KR100869500B1 (en) Apparatus for correcting frequency error in communication system
RU2164057C1 (en) Method and device for detecting multibeam signal cluster (alternatives)
Esteves An Innovative and Efficient Frequency Estimation Method for GNSS Signals Acquisition

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A License on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20141212

PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20150908