RU2206179C2 - Broadband signal receiving device - Google Patents
Broadband signal receiving device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2206179C2 RU2206179C2 RU2001117015A RU2001117015A RU2206179C2 RU 2206179 C2 RU2206179 C2 RU 2206179C2 RU 2001117015 A RU2001117015 A RU 2001117015A RU 2001117015 A RU2001117015 A RU 2001117015A RU 2206179 C2 RU2206179 C2 RU 2206179C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- unit
- output
- spectrum
- correlator
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в системах связи с широкополосными сигналами. The invention relates to the field of radio engineering and can be used in communication systems with broadband signals.
Для повышения надежности связи широко используются сигналы с большими базами. Реализация больших баз достигается усложнением структуры сигнала и введением частотной избыточности. To increase the reliability of communication signals with large bases are widely used. The implementation of large bases is achieved by complicating the signal structure and introducing frequency redundancy.
В условиях воздействия сосредоточенных по спектру помех (узкополосных) частотная избыточность приводит к увеличению вероятности поражения помехами рабочей полосы приемника. Under conditions of exposure to concentrated (narrow-band) interference spectrum, frequency redundancy increases the likelihood of interference from the receiver operating band.
При современной занятости основных диапазонов радиочастот это обстоятельство ставит задачу обеспечения защиты приемников сложных сигналов от действия узкополосных помех. Задача борьбы с узкополосными помехами успешно решается введением блока защиты (БЗ). Примером приемного устройства с блоком защиты может служить устройство, описанное в статье Малышева И.И., Зинчука В. М. , Шестопалова В. И., Новикова В.А. "Вопросы радиоэлектроники", серия "Техника радиосвязи", вып. 3, 1973 г., стр. 14-23. Given the current employment of the main ranges of radio frequencies, this circumstance sets the task of protecting the receivers of complex signals from the action of narrow-band interference. The task of combating narrow-band interference is successfully solved by the introduction of a protection unit (KB). An example of a receiving device with a protection unit can be the device described in the article by Malyshev II, Zinchuk V. M., Shestopalov V. I., Novikov V. A. "Questions of Radio Electronics", a series of "Radio Engineering", vol. 3, 1973, pp. 14-23.
При режекции узкополосных или, что тоже, сосредоточенных по спектру помех происходит искажение функции автокорреляции сигнала. Эти искажения проявляются в уменьшении основного "пика" корреляционной функции и возрастании боковых "пиков". Помимо снижения основного "пика" корреляционной функции и возрастании боковых, неравномерность спектра сложных сигналов приводит к расширению основного "пика" корреляционной функции при вырезании крайних частей спектра полезного сигнала и к сужению - при вырезании средней части спектра полезного сигнала. When notching narrowband or, what is also concentrated on the interference spectrum, distortion of the signal autocorrelation function occurs. These distortions are manifested in a decrease in the main “peak” of the correlation function and an increase in lateral “peaks”. In addition to reducing the main “peak” of the correlation function and increasing the lateral ones, the irregularity of the spectrum of complex signals leads to the expansion of the main “peak” of the correlation function when cutting out the extreme parts of the spectrum of the useful signal and to narrowing it when cutting the middle part of the spectrum of the useful signal.
Подробно этот вопрос рассмотрен в статье Бокка О.Ф. "Анализ изменений корреляционной функции широкополосного сигнала при режекции узкополосных помех". "Вопросы радиоэлектроники", серия "Техника радиосвязи", вып.1, 1975 г., стр. 88-95. This issue is considered in detail in an article by Bokka O.F. "Analysis of changes in the correlation function of a broadband signal during rejection of narrowband interference." "Questions of Radio Electronics", a series of "Radio Engineering",
Анализируя материалы этой статьи можно сделать вывод, что корреляционная функция сигнала расширяется во столько раз, во сколько уменьшается полоса частот. В таких устройствах - аналогах принимается решение об обнаружении сигнала без учета описанных выше явлений и они обладают существенным недостатком: при уменьшении полосы частот в d раз снижается в d раз база сигнала, а устройство никак не реагирует на этот факт. Помехозащищенность в этом случае падает в d раз (по мощности). Так при отключении 80% линеек блока защиты потери составляют 7 дБ. Analyzing the materials of this article, we can conclude that the correlation function of the signal expands as many times as the frequency band decreases. In such analog devices, a decision is made to detect a signal without taking into account the phenomena described above and they have a significant drawback: when the frequency band is reduced by a factor of d, the signal base decreases by a factor of d, and the device does not respond to this fact. The noise immunity in this case drops by d times (power). So when you turn off 80% of the rulers of the protection unit, the loss is 7 dB.
Отметим еще раз, что корреляционная функция уменьшается по амплитуде и расширяется по длительности прямо пропорционально уменьшению полосы частот. Таким образом, снижается помехоустойчивость пропорционально уменьшению амплитуды корреляционного "пика". Однако происходит и уменьшение базы сигнала, увеличение длительности корреляционного выброса, что в принципе позволяет сократить время поиска при последовательно-параллельном корреляционном обнаружителе. Такая возможность не реализована в известных обнаружителях. Note again that the correlation function decreases in amplitude and expands in duration in direct proportion to the decrease in the frequency band. Thus, the noise immunity decreases in proportion to the decrease in the amplitude of the correlation “peak”. However, there is also a decrease in the signal base, an increase in the duration of the correlation outlier, which, in principle, allows to reduce the search time with a serial-parallel correlation detector. This feature is not implemented in known detectors.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является приемник, описанный в статье Бокка О.Ф. "Обнаружение сигнала на фоне окрашенного шума", часть 3 ("Техника средств связи ", серия "Техника радиосвязи", вып. 7, 1989 г., стр.87-95). Closest to the claimed technical solution is the receiver described in the article by Bokka O.F. “Signal Detection Against the Background of Colored Noise”, part 3 (“Communication Technology”, series “Radio Communication Technology”,
Схема приемника-прототипа приведена на фиг. 1, где введены следующие обозначения:
11-1п - полосовые фильтры (ФП);
21-2п - квадратичные детекторы;
31-3п - интеграторы;
41-4п - регулируемые усилители;
5 - сумматор;
6 - схема выбора минимума;
7 - полосовой фильтр (ФП);
8 - квадратичный детектор;
9, 14 - интеграторы;
10 - блок временных интервалов;
11 - генератор псевдослучайной последовательности (ГПСП);
12 - перемножитель;
13 - вычитающее устройство;
15 - блок вычисления квадратного корня;
16 - квадратор;
17 - решающая схема;
18 - блок масштабирования.The prototype receiver circuit is shown in FIG. 1, where the following notation is introduced:
1 1 -1 p - band-pass filters (FP);
2 1 -2 p - quadratic detectors;
3 1 -3 p - integrators;
4 1 -4 p - adjustable amplifiers;
5 - adder;
6 is a diagram for selecting a minimum;
7 - band-pass filter (FP);
8 - quadratic detector;
9, 14 - integrators;
10 is a block of time intervals;
11 - pseudo-random sequence generator (GPSP);
12 - multiplier;
13 - subtractive device;
15 is a block for calculating the square root;
16 - a quadrator;
17 is a decision scheme;
18 is a block scaling.
Приемник-прототип имеет следующие функциональные связи. The prototype receiver has the following functional relationships.
Вход приемника соединен с входами полосовых фильтров линеек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных полосового фильтра 1, квадратичного детектора 2, интегратора 3, регулируемого усилителя 4. Выходы полосовых фильтров 11-1п, кроме того, соединены с вторым входом регулируемых усилителей 41-4п, третьи входы которых соединены с выходом схемы выбора минимума 6, входы которой соединены с НЧ-выходами интеграторов 31-3п. Выходы линеек БЗ соединены с сумматором 5, ВЧ - выход которого соединен с последовательно соединенными перемножителем 12, интегратором 14, решающей схемой 17 и последовательно соединенными полосовым фильтром 7, квадратичным детектором 8, интегратором 9, вычитающим устройством 13, блоком вычисления квадратного корня 15 и блоком масштабирования 18. Выход блока масштабирования 18 соединен с вторым входом решающей схемы 17, выход интегратора 14 соединен с входом квадратора 16, выход которого соединен с вычитающим устройством 13, выход решающей схемы 17 соединен с блоком временных интервалов 10, второй вход и выход которого соединены с генератором псевдослучайной последовательности 11, второй и третий выходы которого соединены соответственно с перемножителем 12 и интеграторами 9 и 14.The input of the receiver is connected to the inputs of the bandpass filters of the rulers, each of which consists of a series-connected
Для лучшего понимания работы заявляемого технического решения укрупним приемник-прототип. For a better understanding of the operation of the claimed technical solution, we enlarge the prototype receiver.
Объединим в один блок: перемножитель 12, полосовой фильтр 7, квадратичный детектор 8, интеграторы 9 и 14, вычитающее устройство 13, блок вычисления квадратного корня 15, квадратор 16, решающую схему 17 и блок масштабирования 18. Назовем этот блок - коррелятором. Коррелятор выполняет следующие функции:
1) поиск сигнала;
2) сравнение его с порогом;
3) вырабатывает решение о продолжении поиска или его прекращении.Combine in one block: a
1) signal search;
2) comparing it with a threshold;
3) develops a decision on the continuation of the search or its termination.
Объединим N линеек блока защиты, сумматор 5 и схему выбора минимума 6 в один блок, который в дальнейшем будем называть блоком защиты. Combine the N lines of the protection block, the
Укрупненная схема приемника-прототипа представлена на фиг.2, где введены следующие обозначения:
1 - блок защиты (БЗ);
2 - генератор псевдослучайной последовательности (ГПСП);
3 - коррелятор;
4 - блок временных интервалов.An enlarged diagram of the receiver of the prototype is presented in figure 2, where the following notation is introduced:
1 - protection unit (BZ);
2 - pseudo-random sequence generator (GPSP);
3 - correlator;
4 - block time intervals.
Приемник-прототип, изображенный на фиг.2 имеет следующие функциональные связи. The prototype receiver depicted in figure 2 has the following functional relationships.
Вход блока защиты 1 является входом приемника. ВЧ - выход блока защиты 1 соединен с входом коррелятора 3, выход которого соединен с первым входом блоком временных интервалов 4, другой вход и выход которого соединены с ГПСП 2, первый выход которого соединен с вторым входом коррелятора 3. The input of the
Работает приемник-прототип, изображенный на фиг. 2, следующим образом. The prototype receiver of FIG. 2 as follows.
Входной сигнал плюс помеха проходят через блок защиты (БЗ), который определяет спектральную плотность, в областях частот, пораженных помехами, происходит отключение линеек БЗ, что приводит к уменьшению полосы частот и изменению формы корреляционной функции. Возможны различные варианты изменения корреляционной функции: расширение, появление боковых выбросов и т.д., в зависимости от того в каком участке частотного диапазона отключаются линейки БЗ. The input signal plus interference passes through a protection unit (BZ), which determines the spectral density, in the frequency regions affected by noise, the BZ lines are turned off, which leads to a decrease in the frequency band and a change in the shape of the correlation function. There are various options for changing the correlation function: expansion, the appearance of side outliers, etc., depending on which part of the frequency range the BZ lines are turned off.
Затем происходит поиск сигнала и сравнение его с порогом в корреляторе 3, который, кроме того, выдает информацию на блок временных интервалов о продолжении поиска сигнала или о завершении поиска в том случае, когда сигнал найден. Блок временных интервалов вырабатывает импульс метки времени через заданный промежуток времени Т, равный времени интегрирования коррелятора. Пока сигнал не найден блок временных интервалов вырабатывает метку времени в ГПСП, который сдвигает ПСП на τ0. В случае многоканального коррелятора (n - число каналов) сдвиг ПСП в генераторе производится на величину nτ0. При обнаружении сигнала команда с коррелятора прерывает выработку импульсов блоком временных интервалов и происходит постоянный прием сигнала.Then the signal is searched and compared with the threshold in the
Но данному приемнику-прототипу присущ достаток: снижение помехозащищенности из-за уменьшения полосы частот, вызванного искажением функции автокорреляции в блоке защиты. Особенно большие потери в помехозащищенности при отключении большей части линеек БЗ. But this prototype receiver has an advantage: a decrease in noise immunity due to a decrease in the frequency band caused by a distortion of the autocorrelation function in the protection unit. Especially large losses in noise immunity when turning off most of the BZ lines.
Заявляемое техническое решение свободно от указанного недостатка. The claimed technical solution is free from this drawback.
Этот недостаток устраняются тем, что в устройство, содержащее блок защиты, вход которого является входом приемного устройства, а ВЧ-выход соединен с первым входом коррелятора, выход которого соединен с входом блока временных интервалов, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора ПСП, а его первый выход соединен с вторым входом коррелятора, введены последовательно соединенные блок оценки искажения спектра, логическая схема и блок задержки. При этом вход блока оценки искажений спектра соединен с НЧ-выходом блока защиты, а выход блока задержки соединен с входом генератора ПСП. Кроме того, второй вход блока задержки соединен с выходом блока временных интервалов. This disadvantage is eliminated by the fact that in the device containing the protection unit, the input of which is the input of the receiving device, and the RF output is connected to the first input of the correlator, the output of which is connected to the input of the time interval unit, the second input of which is connected to the second output of the PSP generator, and its first output is connected to the second input of the correlator, a series-connected block for evaluating the distortion of the spectrum, a logic circuit, and a delay block are introduced. In this case, the input of the spectrum distortion assessment unit is connected to the low-frequency output of the protection unit, and the output of the delay unit is connected to the input of the SRP generator. In addition, the second input of the delay block is connected to the output of the block of time intervals.
Схема заявляемого приемника приведена на фиг.3, где введены следующие обозначения:
1 - блок защиты (БЗ);
2 - генератор псевдослучайной последовательности (ГПСП);
3 - коррелятор;
4 - блок временных интервалов;
5 - блок оценки искажения спектра;
6 - логическая схема;
7 - блок задержки.The scheme of the claimed receiver is shown in figure 3, where the following notation is introduced:
1 - protection unit (BZ);
2 - pseudo-random sequence generator (GPSP);
3 - correlator;
4 - block time intervals;
5 - block distortion spectrum;
6 is a logical diagram;
7 - delay unit.
Приемник, изображенный на фиг.3, имеет следующие функциональные связи. The receiver depicted in figure 3, has the following functional relationships.
Предлагаемое приемное устройство содержит блок защиты 1, вход которого является входом приемника, а высокочастотный выход (ВЧ) блока защиты 1 соединен с первым входом коррелятора 3, выход которого через блок временных интервалов 4 соединен с вторым входом блока задержки 7, выход которого соединен с входом генератора ПСП 2. При этом первый выход генератора 2 соединен с вторым входом коррелятора 3. Второй выход генератора 2 соединен с вторым входом блока временных интервалов 4. Низкочастотный выход (НЧ) блока защиты 1 через последовательно соединенные блок оценки искажения спектра 5 и логическую схему 6 соединен с первым входом блока задержки 7. The proposed receiving device comprises a
Работает предлагаемый приемник, изображенный на фиг. 3, следующим образом. The proposed receiver of FIG. 3 as follows.
Смесь сигнала и помех, поступающая на вход приемника, проходит через блок защиты, в котором вырезаются участки спектра, пораженные помехами, путем отключения части линеек блока защиты. С низкочастотного выхода блока защиты сигнал подается на блок оценки искажений спектра, в котором сравнивают напряжение на НЧ-выходе блока защиты с минимальным значением и определяют участки спектра пораженные помехами. The mixture of signal and noise coming to the input of the receiver passes through the protection unit, in which sections of the spectrum affected by interference are cut out by disconnecting part of the lines of the protection unit. From the low-frequency output of the protection unit, the signal is supplied to the spectrum distortion assessment unit, which compares the voltage at the low-frequency output of the protection unit with a minimum value and determines the parts of the spectrum affected by interference.
Сигнал с блока оценки искажений спектра поступает на логическую схему, которая определяет по количеству и местоположению выключенных линеек блока защиты величину сдвига ПСП. В блоке задержки вырабатывается величина задержки, на которую сдвигается ПСП в генераторе псевдослучайной последовательности. И если в прототипе сдвиг ПСП осуществлялся по команде с блока временных интервалов, был фиксированным и равным τ0(nτ0 для многоканального коррелятора), то теперь величина сдвига ПСП определяется количеством и местоположением отключенных линеек БЗ. И чем больше отключенных линеек, тем больше выигрыш в предлагаемом приемнике по отношению к прототипу. В случае небольшого числа отключенных линеек заявляемый приемник работает как прототип. Выигрыш в случае отключения 80% крайних линеек составляет 3-5 дБ.The signal from the spectrum distortion estimator is fed to a logic circuit that determines the amount of shift in the memory bandwidth by the number and location of the disabled rulers of the protection unit. In the delay unit, a delay value is generated by which the SRP is shifted in the pseudo-random sequence generator. And if in the prototype the shift of the SRP was carried out by a command from the block of time intervals, it was fixed and equal to τ 0 (nτ 0 for the multi-channel correlator), now the magnitude of the shift of the SRP is determined by the number and location of the disabled KB lines. And the more disabled the rulers, the greater the gain in the proposed receiver in relation to the prototype. In the case of a small number of disabled rulers, the claimed receiver works as a prototype. The gain in the case of disconnection of 80% of the extreme lines is 3-5 dB.
Приведем численный пример:
Увеличиваем шаг сдвига ПСП с τ0 до (4-5)τ0, тогда за тоже время поиска Т будет проведено 4-5 циклов вместо одного.Here is a numerical example:
We increase the SRP shift step from τ 0 to (4-5) τ 0 , then for the same search time T 4-5 cycles will be carried out instead of one.
Рассмотрим расчет для одной попытки. Если задать Б=1023 вероятность ложной тревоги Рл.т= 10-3, вероятность пропуска сигнала Рп.с=10-3, то получим при нормальном законе распределения амплитуды величину порога Uпop=4,9Ω, величина сигналу Uсиг = 4,9Ω+3,1Ω = 8Ω.
При пяти попытках величина базы сигнала (Б) может быть снижена до 200 и величина порога Uпop=4,6σ, вероятность пропуска сигнала на одной попытке из пяти величина сигнала Uсиг = 4,6σ+0,7σ = 5,3σ. Вместо 8,0 σ величина сигнала получается в 1,5 раза меньше или на 4 дБ. Таким образом, получаем выигрыш на 4 дБ по сигналу и, кроме того, уменьшается время обнаружения за одну попытку: Т/5•0,6+2Т/5•0,24+3Т/5•0,084+4Т/5•0,03=0,3.Consider the calculation for one attempt. If you set B = 1023, the probability of a false alarm R lt = 10 -3 , the probability of skipping the signal R ps = 10 -3 , then with the normal law of the distribution of the amplitude, we obtain the threshold value U pop = 4.9Ω, the value of the signal U sig = 4.9Ω + 3.1Ω = 8Ω.
In five attempts, the value of the signal base (B) can be reduced to 200 and the threshold value U pop = 4.6σ, the probability of missing the signal in one attempt out of five the signal value U sig = 4.6σ + 0.7σ = 5.3σ. Instead of 8.0 σ, the signal value is 1.5 times smaller or 4 dB. Thus, we get a gain of 4 dB on the signal and, in addition, the detection time is reduced in one attempt: T / 5 • 0.6 + 2T / 5 • 0.24 + 3T / 5 • 0.084 + 4T / 5 • 0, 03 = 0.3.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001117015A RU2206179C2 (en) | 2001-06-18 | 2001-06-18 | Broadband signal receiving device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001117015A RU2206179C2 (en) | 2001-06-18 | 2001-06-18 | Broadband signal receiving device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2206179C2 true RU2206179C2 (en) | 2003-06-10 |
RU2001117015A RU2001117015A (en) | 2003-06-20 |
Family
ID=29209828
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001117015A RU2206179C2 (en) | 2001-06-18 | 2001-06-18 | Broadband signal receiving device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2206179C2 (en) |
-
2001
- 2001-06-18 RU RU2001117015A patent/RU2206179C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
БОКК О.Ф. Обнаружение сигнала на фоне окрашенного шума. Техника средств связи. Серия "Техника радиосвязи". - 1989, вып. 7, с. 87-95. * |
МАЛЫШЕВ И.И. и др. Субоптимальная обработка сложных сигналов при действии гауссова шума и сосредоточенных по спектру помех. Вопросы радиоэлектроники. Серия "Техника радиосвязи". - 1973, вып. 3, с. 14-23. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5432862A (en) | Frequency division, energy comparison, source detection signal processing system | |
EP1314996B1 (en) | Channelized receiver system | |
US4532639A (en) | CFAR receiver apparatus for detecting a signal in noise | |
Putman et al. | A comparison of schemes for coarse acquisition of frequency-hopped spread-spectrum signals | |
JPH06505131A (en) | Asymmetric spread spectrum correlator | |
Stirling-Gallacher et al. | A fast acquisition technique for a direct sequence spread spectrum signal in the presence of a large Doppler shift | |
US5239555A (en) | Frequency hopping signal interceptor | |
RU2206179C2 (en) | Broadband signal receiving device | |
US3982114A (en) | Signal processing system | |
JP3727765B2 (en) | Receiver | |
US4969160A (en) | Dual channel clock recovery circuit | |
US4962508A (en) | Dual channel interference canceller | |
JP2960844B2 (en) | Radar detector | |
US7336739B2 (en) | Cross-correlation signal detector | |
RU2248100C2 (en) | Multichannel device for searching for signal | |
Polydoros et al. | Autocorrelation techniques for wideband detection of FH/DS waveforms in random tone interference | |
Rainal | Zero-crossing principle for detecting narrow-band signals | |
RU2768217C1 (en) | Method for adaptive multichannel detection of radio signals in interference conditions with unknown parameters | |
Reed | Comparison of symbol-rate detector and radiometer intercept receiver performances in a nonstationary environment | |
RU2205502C2 (en) | Frequency-shift broadband signal correlator | |
RU2082988C1 (en) | Process of optimal detection of pulse signals with unmodulated carrier frequency | |
RU2172065C1 (en) | Method of correlation processing of wide-band signals with frequency shift | |
RU1841040C (en) | Device to assess radio pulse-modulated frequency | |
RU1840905C (en) | Radar signal modulation type discriminator | |
RU2178619C1 (en) | Correlator for frequency-shifted signals with rejection of structural noise |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070619 |