RU2298879C1

RU2298879C1 - Frame synchronization method

Info

Publication number: RU2298879C1
Application number: RU2005135509/09A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Сергеевич Анишин (RU); Анатолий Сергеевич Анишин; Юрий Олегович Батурин (RU); Юрий Олегович Батурин; Дмитрий Игоревич Васильев (RU); Дмитрий Игоревич Васильев; Константин Юрьевич Ложкин (RU); Константин Юрьевич Ложкин
Priority date: 2005-11-15
Filing date: 2005-11-15
Publication date: 2007-05-10

Abstract

FIELD: electric and radio communications; frame synchronization receiving devices of digital message transmitting and intercepting systems.

SUBSTANCE: proposed method includes sequential search at single-bit shift, identification of concentrated sync groups in group digital stream, and formation of responses when identifying concentration sync groups on tested clock intervals, and measurement of time intervals between sequential moments of responses across concentrated sync group identifier in terms of clock intervals. Primary sample of N ≥ 3 time intervals is accumulated. Secondary samples of time intervals between moments of first, second, through (N + 1)^th reference responses, respectively, and arrival moments of all other primary-sample responses are calculated. Maximal common dividers of probable combinations of two or more time intervals are calculated and particular lines (spectrums) of distribution of maximal common dividers whose values exceed lower boundary of region of probable group signal cycle lengths are formed in the framework of secondary time interval samples. Integrated spectrum of maximal common divider values is formed by summing up all particular maximal common divider spectrums. Regular sequence of true integrated sync group responses is detected by fact of coincidence of maximal common dividers in integrated spectrum whose quantity exceeds desired threshold, and coincidence point abscissa of maximal common dividers is assumed as cycle length. True concentrated sync group responses are identified in primary implementation of stream by serial numbers of particular maximal common divider spectrums wherein we see multiple coincidences of maximal common dividers with found cycle length. Clock interval of group-signal next cycles commencement is predicted. Concentrated sync group responses appearing at predicted clock intervals are assumed as frame synchronization pulses. Decision on input in and output from frame synchronization mode is taken by composite "k/m-r" criterion.

EFFECT: enlarged functional capabilities due to affording frame synchronization in absence of a priori data on group-signal cycle length without impairing noise immunity.

1 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к электро- и радиосвязи и может быть использовано в приемных устройствах синхронизации по циклам систем передачи и перехвата дискретных сообщений.The invention relates to electrical and radio communications and can be used in synchronization receivers on cycles of transmission and interception of discrete messages.

Известен способ цикловой синхронизации, включающий последовательный поиск сосредоточенных синхрогрупп (ССГ) при одноразрядном сдвиге, формирование откликов при опознавании ССГ, дискретное накопление откликов в пределах известной длины цикла из N_ц тактовых интервалов (ТИ) при опробовании опознавателем ССГ анализируемой последовательности двоичных символов в течение нескольких циклов группового сигнала, при этом решение об искомом ТИ, который соответствует положению синхронизма, принимают по факту обнаружения на данном ТИ наибольшего количества откликов [1. Колтунов М.Н., Коновалов Г.В., Лангуров З.И. Синхронизация по циклам в цифровых системах связи. М.: Связь, 1980, с.40].Known is a method of frame synchronization, comprising the sequential search centered synchronization pattern (SSG) with one-digit shift, the formation response with recognition RESS discrete accumulation responses within the known cycle length of N _q of clock intervals (TI) during testing identifier for RESS analyzed sequence of binary characters over several cycles of the group signal, and the decision on the desired TI, which corresponds to the synchronism position, is made upon the fact that the largest on the number of responses [1. Koltunov M.N., Konovalov G.V., Langurov Z.I. Cycle synchronization in digital communication systems. M .: Communication, 1980, p.40].

Недостатком известного способа является ограниченная область эффективного применения, поскольку он позволяет устанавливать цикловую синхронизацию при условии, что синхросигнал присутствует с начала интервала наблюдения (обработки) двоичной последовательности. При невыполнении этого условия данный способ характеризуется высоким уровнем ложной тревоги за время ожидания потока откликов истинных синхросигналов.The disadvantage of this method is the limited scope of effective application, since it allows you to set the cyclic synchronization, provided that the clock signal is present from the beginning of the observation interval (processing) of the binary sequence. If this condition is not met, this method is characterized by a high level of false alarm while waiting for the response stream of the true clock signals.

Известен способ безусловной цикловой синхронизации, включающий последовательный поиск ССГ при одноразрядном сдвиге, формирование откликов при опознавании ССГ, взвешенное дискретное накопление сигналов при наличии и отсутствии откликов ССГ. При этом логика взвешенного дискретного накопления сигналов состоит в следующем. Если на j-м ТИ отклик опознавателя ССГ отсутствует и состояние j-го накопителя суть начальное, равное β_j=-1, то состояние j-го накопителя сохраняют прежним, либо уменьшают на единицу при состоянии j-го накопителя β_j≥0. Если на j-м ТИ отклик опознавателя ССГ появился и состояние j-го накопителя суть начальное, равное β_j=-1, то состояние j-го накопителя устанавливают равным d≥0 либо увеличивают на d единиц при состоянии β_j≥0. Здесь d - целое, равное ]log р_л/log р_пр[+1, где р_л и р_пр - тактовые вероятности появления ложного и пропуска истинного откликов при опознавании ССГ соответственно; ]·[ - целая часть числа. В качестве решения о временном положении синхронизма выбирают ТИ (на известной длине цикла из N_ц ТИ), у которого соответствующий накопитель достиг наибольшего состояния к моменту окончания интервала наблюдения [2. Кислюк Л.Д. Оптимизация инерционных устройств кадровой синхронизации. - Вопросы радиоэлектроники, серия ТРС, 1972, вып.3, с.38, 39].There is a method of unconditional cyclic synchronization, including a sequential search for SSS at a one-bit shift, the formation of responses in recognition of SSS, weighted discrete accumulation of signals in the presence and absence of responses of SSS. The logic of the weighted discrete accumulation of signals is as follows. If at the j-th TI there is no response of the SSG identifier and the state of the j-th drive is the initial one, equal to β _j = -1, then the state of the j-th drive is kept the same, or it is reduced by one with the state of the j-th drive β _j ≥ 0. If the response of the SSG identifier appeared on the jth TI and the state of the jth drive is the initial state equal to β _j = -1, then the state of the jth drive is set to d≥0 or increased by d units with the state β _j ≥0. Here d is an integer equal to] log r _l / log r _ol [+1, where r _l and r _ol are the clock probabilities of the appearance of false and skipping true responses when recognizing SSS, respectively; ]·[ - the integer part of number. As a decision on the temporary position of synchronism, TIs are selected (at a known cycle length of N _c TIs), in which the corresponding drive has reached its highest state by the time the observation interval ends [2. Kislyuk L.D. Optimization of inertial frame synchronization devices. - Questions of radio electronics, TRS series, 1972, issue 3, p. 38, 39].

Известный способ характеризуется малым уровнем ложной тревоги и позволяет осуществлять безусловную цикловую синхронизацию при задержке синхросигнала на неопределенное число циклов [1., с.42].The known method is characterized by a low level of false alarm and allows for unconditional cyclical synchronization when the clock signal is delayed for an indefinite number of cycles [1., p. 42].

Недостатком известного способа является ограниченная область эффективного применения из-за большого объема априорных и апостериорных данных, используемых при его технической реализации в виде соответствующего логического устройства [3. Патент РФ №2239953, МПК 7 H04L 7/08, 2004 г.].The disadvantage of this method is the limited area of effective application due to the large volume of a priori and posterior data used in its technical implementation in the form of an appropriate logical device [3. RF patent No. 2239953, IPC 7 H04L 7/08, 2004].

Необходимость установления цикловой синхронизации возникает не только в ситуациях, когда все параметры группового сигнала известны, но также и в условиях неполной априорной информации о параметрах группового сигнала. Так, например, при перехвате дискретных сообщений ключевой задачей является вскрытие (определение) структуры ССГ группового сигнала. С учетом относительно небольшого числа целесообразных (эффективных) структур ССГ возможным подходом к решению этой задачи представляется метод перебора структур ССГ при условной (пробной) длине цикла, связанный с обнаружением регулярного (периодического) потока откликов опознавателя ССГ. При реализации этого методического подхода временные затраты на поиск неизвестной структуры ССГ могут быть существенно сокращены, если использовать способ цикловой синхронизации, инвариантный к длине цикла группового сигнала, а также к условиям его наблюдения. Однако среди известных требуемый способ цикловой синхронизации отсутствует.The need to establish cyclic synchronization arises not only in situations where all parameters of a group signal are known, but also in conditions of incomplete a priori information about the parameters of a group signal. So, for example, when intercepting discrete messages, the key task is to open (determine) the structure of the CCG of the group signal. Given the relatively small number of suitable (effective) SSG structures, a possible approach to solving this problem seems to be a method of sorting SSG structures with a conditional (trial) cycle length associated with the detection of a regular (periodic) flow of SSG identity responses. When implementing this methodological approach, the time required to search for the unknown structure of the GSS can be significantly reduced by using the cyclic synchronization method that is invariant to the cycle length of the group signal, as well as to the conditions for its observation. However, among the known, the required method of cyclic synchronization is missing.

Кроме того, способ синхронизации, инвариантный к длине цикла группового двоичного сигнала, актуален и для целей унификации интегральных узлов систем передачи дискретных сообщений.In addition, the synchronization method, invariant to the cycle length of a group binary signal, is relevant for the purpose of unifying the integrated nodes of discrete message transmission systems.

Задачей настоящего изобретения является расширение области эффективного применения способа за счет обеспечения цикловой синхронизации при отсутствии априорных данных о длине цикла группового сигнала без потери помехоустойчивости.The objective of the present invention is to expand the field of effective application of the method by providing cyclic synchronization in the absence of a priori data on the cycle length of a group signal without loss of noise immunity.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе, включающем последовательный при одноразрядном сдвиге поиск и опознавание сосредоточенных синхрогрупп (ССГ) в групповом цифровом потоке, формирование при опознавании ССГ откликов на опробованных тактовых интервалах (ТИ), дополнительно измеряют в целых единицах ТИ и накапливают значения N≥3 временных интервалов (ВИ) между последовательными моментами появления откликов в виде первичной выборки ВИ и по ней вычисляют первую, вторую, ..., (N+1)-ю вторичные выборки ВИ между моментом появления первого, второго, ... (N+1)-го опорного отклика соответственно и моментами появления всех других откликов записанной реализации потока, вычисляют в рамках отдельных вторичных выборок ВИ наибольшие общие делители (НОД) возможных сочетаний по два и более ВИ, формируют для каждой вторичной выборки ВИ частный ряд распределения (спектр) значений НОД, величина которых превышает нижнюю границу возможной длины цикла группового сигнала, формируют путем суммирования всех частных спектров объединенный спектр НОД и обнаруживают регулярную последовательность истинных откликов ССГ по факту превышения заданного порога количеством совпадающих НОД, а за оценку длины цикла

принимают абсциссу точки превышения порога обнаружения количеством совпадающих НОД в объединенном спектре, по порядковым номерам частных спектров НОД, в которых присутствуют многократные совпадения НОД с найденной длиной цикла

, находят порядковые номера ТИ истинных откликов ССГ в первичной реализации их потока и проверяют их принадлежность к дискретному времени с тактом

, используя оценку

и последний по времени прихода истинный отклик ССГ, прогнозируют ТИ начала очередного цикла группового сигнала, при появлении на прогнозируемом ТИ ожидаемого отклика ССГ принимают его за последний (по времени прихода) истинный отклик ССГ и за импульс цикловой синхронизации, решение о входе в режим цикловой синхронизации принимают при появлении k≥2 откликов ССГ на m≥k следующих подряд прогнозируемых ТИ начала новых циклов, при непоявлении откликов ССГ на нескольких r≥2 следующих подряд прогнозируемых ТИ начала новых циклов принимают решение о входе в режим поиска синхронизма.The problem is solved due to the fact that in the known method, which includes sequential one-bit shift search and identification of concentrated synchro groups (CSG) in a group digital stream, the formation of responses at the tested clock intervals (TI) when identifying the CCG, is additionally measured in whole units of TI and accumulate the values of N≥3 time intervals (VI) between successive moments of the appearance of responses in the form of a primary sample of VI and from it calculate the first, second, ..., (N + 1) -th secondary samples of VI between the moment m of the appearance of the first, second, ... (N + 1) -th reference response, respectively, and the moments of the appearance of all other responses of the recorded stream implementation, the largest common dividers (GCD) of possible combinations of two or more VIs are calculated within separate secondary samples form for each secondary HI sample a private distribution series (spectrum) of GCD values, the value of which exceeds the lower limit of the possible cycle length of a group signal, form by summing all the private spectra the combined GCD spectrum and find regular CCV sequence of true responses upon exceeding a predetermined threshold amount coincident GCD, and for evaluating cycle length

take the abscissa of the point of exceeding the detection threshold by the number of coincident GCDs in the combined spectrum, according to the sequence numbers of the private spectra of GCDs, in which there are multiple coincidences of GCDs with the found cycle length

, find the sequence numbers TI of the true responses of the SSG in the primary implementation of their flow and check their belonging to a discrete time with a beat

using rating

and the last true arrival time of the SSG, predicted by the TI of the beginning of the next group signal cycle, when the expected SSG response appears on the predicted TI, take it as the last (by the time of arrival) true SSG response and as a pulse of cycle synchronization, the decision to enter the cycle synchronization mode when k≥2 responses of CGS to m≥k are received, the next consecutively predicted TIs of the beginning of new cycles, if the CCG responses do not appear several r≥2 of the next consecutively predicted TIs of the beginning of new cycles are decided Information on entering synchronism search mode.

Линейная процедура накопления откликов опознавателя ССГ и анализ распределения результатов накопления этих откликов на группе (цикле) из N_цТИ, используемые в известном способе, заменены в предложенном способе процедурой построения и анализом статистического распределения целочисленных значений непараметрической статистики наибольшего общего делителя (НОД) целочисленных значений (в целых единицах ТИ) случайных временных интервалов (ВИ) между откликами опознавателя ССГ.The linear procedure for the accumulation of responses of the SSG identity and analysis of the distribution of the results of the accumulation of these responses on a group (cycle) of N _C TI used in the known method are replaced in the proposed method by the procedure for constructing and analyzing the statistical distribution of integer values of nonparametric statistics of the largest common divisor (GCD) of integer values (in whole units of TI) of random time intervals (TI) between the responses of the SSG identifier.

Благодаря избирательным свойствам статистики НОД при различении выборок случайных временных интервалов потоков с разным дискретным временем (в нашем случае это поток ложных откликов с тактовым интервалом Т_с последовательности двоичных сигналов и поток истинных откликов опознавателя ССГ с тактовым интервалом Т_ц=N_цТ_с(N_ц>10), равным длине цикла группового сигнала), обеспечивается совместное обнаружение потока истинных откликов ССГ и оценка длины цикла группового сигнала в присутствии ложных откликов ССГ.Due to the selective properties of the GCD statistics, when discriminating between samples of random time intervals of flows with different discrete times (in our case, this is a stream of false responses with a clock interval T _{from a} sequence of binary signals and a stream of true responses of an SSG identifier with a clock interval T _c = N _c T _s (N _μ > 10), equal to the cycle length of the group signal), the joint detection of the flow of true CCG responses and the estimation of the cycle length of the group signal in the presence of false CCG responses are provided.

В результате этого по вскрытой реализации потока истинных откликов ССГ с использованием найденной оценки длины цикла осуществляют прогнозирование ТИ (моментов) начала новых циклов группового сигнала. Отклики ССГ, которые появляются на прогнозируемых ТИ, являются импульсами цикловой синхронизации. Обработка потока импульсов цикловой синхронизации решающим узлом в соответствии с известными правилами [1] обеспечивает определение моментов входа в режим и выхода из режима цикловой синхронизации.As a result of this, according to the open implementation of the flow of true SSG responses, using the found estimate of the cycle length, TI (moments) of the beginning of new group signal cycles are predicted. The CVG responses that appear on the predicted TIs are pulses of cyclic synchronization. The processing of the flow of pulses of cyclic synchronization by the decisive node in accordance with the known rules [1] provides the determination of the moments of entry into the mode and exit from the mode of cyclic synchronization.

Более подробно существо предложенного способа цикловой синхронизации рассмотрим с использованием временных диаграмм, приведенных на фиг.2, 3, и результатов имитационного моделирования на ЭВМ, приведенных на фиг.4.In more detail, the essence of the proposed method of cyclic synchronization, we will consider using the timing diagrams shown in figure 2, 3, and the results of simulation on a computer, shown in figure 4.

Пусть наблюдается реализация случайного потока откликов опознавателя ССГ φ[n] с дискретным временем t_n=nT_c, n=1, 2, ... (фиг.2а), состоящая из пяти истинных откликов ССГ №1, 3, 5, 7, 9 при одном пропуске отклика ССГ, и четырех ложных откликов опознавателя ССГ №2, 4, 6, 8, образованных в результате случайного совпадения информационных сигналов с синхрогруппой.Let there be a realization of a random flow of responses of the SSG identity φ [n] with discrete time t _n = nT _c , n = 1, 2, ... (Fig. 2a), consisting of five true SSG responses No. 1, 3, 5, 7 , 9 with one pass of the SSG response, and four false responses of the SSG identifier No. 2, 4, 6, 8, formed as a result of random coincidence of information signals with the sync group.

Рабочей информацией для предложенного способа цикловой синхронизации являются измеренные в целых единицах ТИ временные интервалы (ВИ) между последовательными дискретными моментами появления откликов опознавателя ССГ. Целочисленные значения восьми ВИ, составляющие первичную выборку, записываем в нулевую строку таблицы, приведенной на фиг.3.The working information for the proposed method of cyclic synchronization are time intervals (VI) measured in whole units of TI between successive discrete moments of the appearance of responses of the SSG identifier. The integer values of the eight VIs making up the primary sample are written to the zero row of the table shown in FIG. 3.

По значениям ВИ первичной выборки вычисляем первую, вторую, ..., восьмую вторичные выборки ВИ, отсчитываемых в двух направлениях («в прошлое» и «в будущее») относительно момента (ТИ) появления соответственно первого, второго, ..., девятого опорного отклика до моментов появления каждого отклика записанной реализации потока φ[n]. Целочисленные значения ВИ первой, второй, ..., девятой вторичных выборок записываем в соответствующие строки таблицы (фиг.3).Based on the values of the SI of the primary sample, we calculate the first, second, ..., eighth secondary samples of the SI, counted in two directions (“to the past” and “to the future”) relative to the moment (TI) of the appearance of the first, second, ..., ninth, respectively reference response to the moments of each response of the recorded implementation of the stream φ [n]. The integer values of the VI of the first, second, ..., ninth secondary samples are written in the corresponding rows of the table (figure 3).

В рамках каждой вторичной выборки из восьми ВИ выполняем перебор возможных сочетаний по два и более ВИ и для каждого сочетания ВИ определяем НОД их значений.Within each secondary sample of eight VIs, we sort through possible combinations of two or more VIs and for each VI combination we determine the GCD of their values.

По результатам обработки отдельных вторичных выборок ВИ формируем частные спектры целочисленных НОД (фиг.4а, б, в, ..., з, и). Одновременно формируем объединенный спектр значений НОД путем суммирования усеченных слева частных спектров значений НОД≥N_цо (фиг.4к), где N_цо - минимально возможная длина цикла.According to the results of processing individual secondary samples of the VI, we form private spectra of integer GCDs (Figs. 4a, b, c, ..., h, and). Simultaneously forming a combined spectrum values by summing truncated NOD left partial spectra values NOD≥N _tso (fig.4k), where N _CH - minimum possible cycle length.

По факту превышения заданного порога (в нашем примере N_пор=15) количеством совпадающих значений НОД в объединенном спектре принимаем решение о совместном обнаружении регулярной последовательности откликов опознавателя ССГ и оценке длины цикла

группового сигнала. Далее, по порядковым номерам частных спектров, в которых отмечено многократное совпадение значений НОД с оценкой длины цикла

, находим истинные отклики опознавателя ССГ с проверкой их принадлежности к единому дискретному времени с тактом

. В рассматриваемом примере ими являются отклики под номерами №1, 3, 5, 7, 9.Upon exceeding a predetermined threshold (in this example, _then N = 15) number of matching values GCD in the combined spectrum decide on joint detection regular sequence identity a response RESS and evaluation cycle length

group signal. Further, according to the serial numbers of the private spectra in which multiple coincidence of the GCD values with the estimate of the cycle length is noted

, we find the true responses of the SSG identifier with a check of their belonging to a single discrete time with a beat

. In this example, they are the responses numbered No. 1, 3, 5, 7, 9.

На основе вскрытой реализации потока истинных откликов опознавателя ССГ с использованием найденной длины цикла

прогнозируем порядковый номер ТИ начала нового цикла группового сигнала относительно момента появления, например, последнего по времени появления пятого истинного отклика 9 (фиг.2в)Based on the uncovered implementation of the true response flow of the SSG identity using the found cycle length

we predict the sequence number TI of the start of a new cycle of a group signal relative to the moment of occurrence, for example, of the fifth most recent response 9 (Fig.2c)

где n_кор - величина коррекции относительного дискретного времени n_пр, равная n₁₉, с целью «привязки» его нулевого значения к моменту появления последнего по времени вскрытия истинного отклика ССГ (фиг.2б).where n _cor - the correction value of the relative discrete time n _CR equal to n ₁₉ , with the aim of "linking" its zero value to the moment of occurrence of the last in time opening the true response of the SSG (fig.2b).

В случае появления на прогнозируемом ТИ (фиг.2в) отклика ССГ №11 принимаем его за импульс цикловой синхронизации (фиг.2г). Решение о входе в состояние цикловой синхронизации принимаем при появлении k≥2 откликов на m≥k прогнозируемых подряд ТИ начала новых циклов группового сигнала. При непоявлении откликов ССГ на нескольких r≥2 следующих подряд прогнозируемых ТИ начала новых циклов принимаем решение о выходе из состояния цикловой синхронизации (или о входе в режим поиска цикловой синхронизации путем накопления новой выборки ВИ).In the event that the predicted TI (Fig.2c) response SSG No. 11 take it as a pulse of cyclic synchronization (Fig.2d). The decision to enter the state of cyclic synchronization is made when k≥2 responses to m≥k predicted in a row TI start new cycles of the group signal. If CCG responses do not appear for several r≥2 consecutively predicted TIs of the beginning of new cycles, we decide to exit the state of cycle synchronization (or enter the search mode of cycle synchronization by accumulating a new sample of VI).

Таким образом, в заявленном способе цикловая синхронизация осуществляется при отсутствии априорных данных о длине цикла группового сигнала. Длина цикла в единицах ТИ определяется в ходе обработки ВИ с помощью статистики НОД, которая по отношению к их целочисленным значениям проявляет потенциальную (максимальную) помехоустойчивость [4. Анишин А.С., Батурин Ю.О. Алгоритм оценки тактового интервала случайного потока событий с дискретным временем. /Радиотехника (Журнал в журнале) 2002, №10, с.73-77].Thus, in the claimed method, cyclic synchronization is carried out in the absence of a priori data on the cycle length of a group signal. The cycle length in TI units is determined during the processing of the VI using the GCD statistics, which, in relation to their integer values, shows potential (maximum) noise immunity [4. Anishin A.S., Baturin Yu.O. The algorithm for estimating the clock interval of a random stream of events with discrete time. / Radio engineering (Magazine in the journal) 2002, No. 10, p. 73-77].

Предложенный способ цикловой синхронизации удовлетворяет критерию «новизна», поскольку результаты выполненного заявителем анализа аналогов прототипа не позволили выявить признаки, тождественные всем существенным признакам данного изобретения.The proposed method of cyclic synchronization satisfies the criterion of "novelty", since the results of the analysis of the prototype analogues performed by the applicant did not allow to identify signs that are identical to all the essential features of this invention.

Предложенный способ цикловой синхронизации имеет изобретательский уровень, так как из опубликованных научных данных и известных технических решений [5. Патент РФ №2230331, МПК 7 G01R 23/02, H04B 17/00, 2004] явным образом не следует, что заявленная совокупность физических и математических операций, выполняемых известными способами в процессе обработки реализации случайного потока откликов ССГ, позволит осуществлять синхронизацию при отсутствии априорных данных о длине цикла группового двоичного сигнала в целых единицах его ТИ.The proposed method of cyclic synchronization has an inventive step, since from published scientific data and known technical solutions [5. RF patent No. 2230331, IPC 7 G01R 23/02, H04B 17/00, 2004] does not explicitly imply that the claimed combination of physical and mathematical operations performed by known methods in the process of processing the implementation of a random stream of CCG responses will allow synchronization in the absence of a priori data on the cycle length of a group binary signal in whole units of its TI.

В предложенном способе, в отличие от известных [4, 5], использован унифицированный (стандартный) оператор вычисления НОД целочисленных величин [6. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике, изд. 8-е, М.: Физматгиз, 1959].In the proposed method, in contrast to the known ones [4, 5], a unified (standard) operator for calculating the GCD of integer values [6. Bronstein I.N., Semendyaev K.A. Handbook of Mathematics, ed. 8th, Moscow: Fizmatgiz, 1959].

Предложенный способ цикловой синхронизации промышленно применим, поскольку его техническая реализация возможна с использованием типовых логических и структурных элементов дискретной и вычислительной техники.The proposed method of cyclic synchronization is industrially applicable, since its technical implementation is possible using typical logical and structural elements of discrete and computer technology.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства, реализующего заявленный способ, на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие сущность способа и работу устройства, на фиг.3 - таблица первичной и вторичных выборок ВИ в единицах ТИ, на фиг.4 - частные и объединенное распределения (спектры) значений НОД, полученные в результате обработки входной реализации потока откликов.Figure 1 shows the structural diagram of a device that implements the claimed method, figure 2 is a timing diagram explaining the essence of the method and operation of the device, figure 3 is a table of primary and secondary samples of the SI in units of TI, figure 4 is private and combined distribution (spectra) of GCD values obtained as a result of processing the input implementation of the response stream.

Устройство, реализующее заявленный способ, содержит (фиг.1) опознаватель ССГ1, блок 2 задания размера первичной выборки из N ВИ, элемент ИЛИ3, измеритель 4 ВИ, вычислитель 5, таймер 6, компаратор 7 двоичных кодов, элемент И8, элемент ЗАПРЕТ9 и решающий узел 10. При этом сигнальный вход ГС («групповой сигнал») устройства соединен с соответствующим входом опознавателя ССГ1, выход которого подключен ко входу блока 2 задания размера выборки ВИ, выход которого соединен со входом пуска таймера 6 и через элемент ИЛИ3 подключен ко входу измерителя 4 ВИ, разрядный выход которого соединен с разрядным входом вычислителя 5, первый разрядный выход вычислителя 5 соединен с разрядным входом коррекции таймера 6, разрядный выход которого соединен с первым входом компаратора 7, второй разрядный вход компаратора 7 подключен ко второму выходу вычислителя 5, а выход компаратора 7 соединен с объединенными прямым входом элемента ЗАПРЕТ9 и первым входом элемента И8, выход которого является выходом синхроимпульсов и соединен со вторым входом элемента ИЛИ3 и первым входом решающего узла 10, второй вход которого подключен к выходу элемента ЗАПРЕТ9, инверсный вход которого, объединенный со вторым входом элемента И8, подключен к выходу опознавателя ССГ1, тактовый вход ТИ опознавателя ССГ1 объединен с одноименными входами устройства измерителя 4 ВИ и таймера 6. Блок 2 имеет разрядный вход задания размера N выборки ВИ, а решающий узел 10 имеет выход 1 индикации режима синхронизации и выход 2 индикации режима поиска синхронизма, при этом выход 2 решающего узла 10 соединен со входом запуска блока 2 задания размера выборки ВИ.A device that implements the claimed method, contains (Fig. 1) SSG1 identifier, block 2 for setting the size of the primary sample from N VI, element OR3, measuring instrument 4 VI, calculator 5, timer 6, comparator 7 of binary codes, element I8, element BAN9 and decisive node 10. In this case, the signal input of the GS ("group signal") of the device is connected to the corresponding input of the SSG1 identifier, the output of which is connected to the input of the SI sample size setting unit 2, the output of which is connected to the start input of timer 6 and connected to the meter input through the OR3 element 4 VI bit the output of which is connected to the discharge input of the calculator 5, the first bit output of the calculator 5 is connected to the bit input of the timer correction 6, the bit output of which is connected to the first input of the comparator 7, the second bit input of the comparator 7 is connected to the second output of the calculator 5, and the output of the comparator 7 is connected with the combined direct input of the element FORBID9 and the first input of the element And8, the output of which is the output of the clock pulses and connected to the second input of the element OR3 and the first input of the decision node 10, the second input of which it is connected to the output of the element FORBID9, the inverse input of which, combined with the second input of the element I8, is connected to the output of the SSG1 identifier, the clock input TI of the SSG1 identifier is combined with the inputs of the VI meter 4 and timer 6 of the same name. Block 2 has a bit input for setting the size N of the VI sample and the decision node 10 has an output 1 of the indication of the synchronization mode and an output 2 of the indication of the search mode of synchronism, while the output 2 of the decision node 10 is connected to the start input of the block 2 for setting the sample size of the VI.

Устройство, реализующее предложенный способ, работает следующим образом. Последовательность двоичных сигналов параллельно с потоком тактовых импульсов поступают на соответствующие входы опознавателя ССГ1, который, осуществляя последовательный (скользящий) поиск с одноразрядным сдвигом, формирует истинные и ложные отклики ССГ. Поток откликов с выхода опознавателя ССГ1 поступает на вход блока 2 задания размера выборки ВИ. С выхода блока 2 серия из (N+1) откликов опознавателя ССГ1 через элемент ИЛИ3 поступает на вход измерителя 4 ВИ. При этом первый отклик серии запускает таймер 6, который обеспечивает относительное дискретное время работы устройства в единицах ТИ. Измеритель 4 ВИ в двоичном коде выдает целочисленные значения ВИ между последовательными моментами появления откликов серии размером N на разрядный вход вычислителя 5. На основе первичной выборки из N ВИ вычислитель 5 по правилу суммирования значений соответствующих ВИ первичной выборки формирует (N+1) вторичных выборок ВИ. Для каждого сочетания по два и более ВИ отдельных вторичных выборок вычислитель 5 находит НОД их значений. В рамках отдельных вторичных выборок ВИ вычислитель 5 формирует частные спектры значений НОД (фиг.4а, б, в, ..., з, и). Из частных спектров НОД вычислитель 5 формирует объединенный спектр (фиг.4к) и по факту превышения заданного порога N_пор=15 количеством совпадающих НОД, значения которых превышают нижнюю границу N_цо=10 области ожидаемой длины цикла группового сигнала, принимает решение об обнаружении регулярной последовательности истинных откликов ССГ. При этом абсцисса точки совпадения НОД в объединенном спектре, в которой (точке) произошло превышение порога N_пор количеством совпадающих НОД>N_цо, принимается за оценку длины цикла группового сигнала.A device that implements the proposed method works as follows. A sequence of binary signals in parallel with the stream of clock pulses is supplied to the corresponding inputs of the SSG1 identifier, which, performing a sequential (sliding) search with a one-bit shift, generates true and false SSG responses. The response stream from the output of the SSG1 identifier is fed to the input of unit 2 for specifying the size of the VI sample. From the output of block 2, a series of (N + 1) responses of the SSG1 identifier through the OR3 element is fed to the input of the 4 VI meter. In this case, the first response of the series starts timer 6, which provides a relative discrete operating time of the device in units of TI. The VI measuring device 4 in binary code gives the integer values of the VI between successive moments of the responses of a series of size N to the bit input of the calculator 5. Based on the primary sample from the N VI, the calculator 5, by the rule of summing the values of the corresponding VIs of the primary sample, generates (N + 1) secondary samples of the VI . For each combination of two or more VIs of separate secondary samples, the calculator 5 finds the GCD of their values. In the framework of separate secondary samples of the VI, the calculator 5 forms the private spectra of the values of the GCD (figa, b, c, ..., s, and). From the private spectra of the GCD, the calculator 5 forms a combined spectrum (Fig. 4k) and upon exceeding a predetermined threshold N _pores = 15 by the number of matching GCDs whose values exceed the lower boundary N _tso = 10 of the region of the expected cycle length of the group signal, decides to detect a regular sequence true responses of the GSS. Thus abscissa GCD coincidence point in the integrated spectrum, wherein (point) occurred exceeded the threshold _then N number of coincident GCD> N _tso is adopted for the evaluation of the baseband signal cycle length.

По порядковым номерам вторичных выборок ВИ, при обработке которых совпадение значений НОД происходило в точке с абсциссой найденной длины цикла, вычислитель 5 определяет порядковые номера истинных откликов ССГ (фиг.2б). Двоичный код n_кор относительного дискретного времени появления, например, последнего по моменту вскрытия (девятого) истинного отклика ССГ, вычислитель 5 выдает на вход коррекции состояния таймера 6. Вычитая из кода текущего состояния таймера 6 код коррекции относительного дискретного времени, вычислитель 5 приводит текущее время работы устройства к моменту вскрытия последнего истинного отклика ССГ. Код откорректированного текущего времени таймера 6 поступает на первый вход компаратора 7, на втором разрядном входе которого присутствует код прогнозируемого ТИ начала нового цикла n_пр=N_ц. В момент равенства двоичных кодов на двух входах компаратора 7 формируется импульсный сигнал длительностью Т_с (фиг.2в), который поступает на объединенные первый и прямой входы логических элементов И8 и ЗАПРЕТ9 соответственно. При совпадении очередных откликов опознавателя ССГ1 с прогнозируемыми ТИ начала новых циклов на выходе элемента И8 формируется поток импульсов цикловой синхронизации (фиг.2г). Соответственно на выходе элемента ЗАПРЕТ9 формируется поток импульсов, означающих пропуски истинных откликов опознавателя ССГ1 на прогнозируемых ТИ (фиг.2д).According to the serial numbers of the secondary VI samples, during the processing of which the coincidence of the GCD values occurred at the point with the abscissa of the found cycle length, the calculator 5 determines the serial numbers of the true SSG responses (Fig.2b). The binary code n _{cor of the} relative discrete time of occurrence, for example, the last at the time of opening the (ninth) true CCG response, calculator 5 outputs a timer 6 status correction input. Subtracting the relative discrete time correction code from the timer 6 status code, calculator 5 gives the current time the operation of the device at the time of opening the last true response of the SSG. The code of the adjusted current time of timer 6 is supplied to the first input of the comparator 7, at the second bit input of which there is a code of the predicted TI of the beginning of a new cycle n _pr = N _c . At the moment of equality of binary codes, a pulse signal of duration T _s is generated at two inputs of comparator 7 (Fig.2c), which is fed to the combined first and direct inputs of logic elements I8 and PROHIBIT9, respectively. With the coincidence of the next responses of the SSG1 identifier with the predicted TI of the beginning of new cycles, a pulse synchronization pulse stream is generated at the output of the I8 element (Fig. 2d). Accordingly, a pulse stream is generated at the output of the element PROHIBITION9, which means that the true responses of the SSG1 identifier are missed at the predicted TI (Fig.2d).

Поток импульсов цикловой синхронизации с выхода элемента И8 поступает на первый вход решающего узла 10, в котором в соответствии с заданным критерием (правилом) k/m вырабатывается решение о входе в режим цикловой синхронизации (вых.1 решающего узла 10). Одновременно импульсы цикловой синхронизации через элемент ИЛИ3 поступают на вход измерителя ВИ4, двоичные коды которого используются в вычислителе 5 для выработки кода коррекции относительного дискретного времени таймера 6.The flow of cyclic synchronization pulses from the output of the I8 element is supplied to the first input of the decisive node 10, in which, in accordance with a given criterion (rule) k / m, a decision is made to enter the cyclic synchronization mode (output 1 of decisive node 10). At the same time, the cyclic synchronization pulses through the OR3 element are fed to the input of the VI4 meter, the binary codes of which are used in the calculator 5 to generate a correction code for the relative discrete time of timer 6.

Поток импульсов с выхода элемента ЗАПРЕТ9 (фиг.2д) поступает на второй вход решающего узла 10, в котором по второй части r составного критерия («k/m-r») вырабатывается сигнал о выходе из режима цикловой синхронизации и о входе в режим поиска синхронизма (вых.2). Этим сигналом запускается блок 2 задания размера выборки ВИ для записи новой реализации потока откликов опознавателя ССГ1.The pulse stream from the output of the element BAN9 (Fig.2d) is fed to the second input of the decisive node 10, in which, according to the second part r of the composite criterion ("k / mr"), a signal is generated to exit the cycle synchronization mode and to enter the synchronism search mode ( out.2). This signal starts the unit 2 for specifying the size of the VI sample to record a new implementation of the SSG1 identity response stream.

Опознаватель ССГ1 может быть построен по схеме, содержащей регистр сдвига и дешифратор [1, с.86, рис.4.1]. Блок 2 задания размера N выборки представляет собой известное устройство для формирования серии (пачки) из (N+1) импульсов входящего потока [А.с. 1520513, СССР, кл. 4 G06F 7/58, 1989]. Измеритель 4 ВИ может быть построен по известной схеме [Мирский Г.Я. Радиоэлектронные измерения. М.: «Энергия», 1983, с.175]. В качестве вычислителя 5 может быть использован микропроцессор. Таймер 6 является двоичным счетчиком временных меток со схемой вычитания кода коррекции относительного (внутреннего) времени работы устройства. Компаратор 7 является известной логической схемой сравнения двух двоичных кодов. Решающий узел 10 может быть построен по схеме, содержащей счетчики и логические элементы [1, c.137, 138, рис.6.6-6.8]. Остальные элементы устройства являются типовыми элементами дискретной и вычислительной техники.SSG1 identifier can be built according to a scheme containing a shift register and a decoder [1, p. 86, Fig. 4.1]. Block 2 sets the size of the N sample is a known device for forming a series (pack) of (N + 1) pulses of the incoming stream [A. 1520513, USSR, cl. 4 G06F 7/58, 1989]. The VI meter 4 can be built according to the well-known scheme [Mirsky G.Ya. Radio-electronic measurements. M .: "Energy", 1983, p.175]. As the calculator 5 can be used a microprocessor. Timer 6 is a binary counter of time stamps with a scheme for subtracting the correction code for the relative (internal) device operating time. Comparator 7 is a well-known logic for comparing two binary codes. The decisive node 10 can be built according to the scheme containing counters and logic elements [1, c. 137, 138, Fig.6.6-6.8]. The remaining elements of the device are typical elements of discrete and computer technology.

Таким образом, предложенный способ цикловой синхронизации технически реализуем и в сравнении с прототипом может быть использован в условиях отсутствия априорных данных о точной длине цикла группового двоичного сигнала. Заявленный способ ориентирован на решение актуальной задачи перехвата дискретных сообщений в условиях априорной неопределенности о параметрах группового двоичного сигнала при наличии мешающих факторов, а также может быть использован при разработке унифицированных (инвариантных к длине цикла) узлов синхронизации систем передачи дискретных сообщений.Thus, the proposed method of cyclic synchronization is technically feasible and, in comparison with the prototype, can be used in the absence of a priori data on the exact cycle length of a group binary signal. The claimed method is aimed at solving the urgent problem of intercepting discrete messages under a priori uncertainty about the parameters of a group binary signal in the presence of interfering factors, and can also be used in the development of unified (cycle-invariant cycle nodes) synchronization nodes for discrete message transmission systems.

Claims

The method of cyclic synchronization, including sequential search at a single-bit shift and identification of concentrated synchro groups (CVS) in a group digital stream, generating responses during recognition of CVS at the tested clock intervals (TI), characterized in that they are measured in whole units of TI and accumulate N≥3 values time intervals (VI) between successive moments of the appearance of responses in the form of a primary sample of VI and from it calculate the first, second, ..., (N + 1) -th secondary samples of VI between the moment of the first, second, ... of the (N + 1) -th reference response, respectively, and the moments of the appearance of all other responses of the recorded stream implementation, the largest common dividers (IOD) of possible combinations of two or more VIs are calculated within separate secondary samples of the VI, form for each secondary sample of the VI the private distribution series (spectrum) of the GCD, the values of which exceed the lower limit of the possible cycle length of the group signal, form by summing all the private spectra the combined spectrum of the GCD and find a regular sequence of true responses SSG upon exceeding a predetermined threshold by the number of matching GCDs, and for estimating the cycle length

take the abscissa of the point of exceeding the detection threshold by the number of coincident GCDs in the combined spectrum, according to the serial numbers of the private spectra of GCDs, in which there are multiple coincidences of GCDs with the found estimate of the cycle length

, find the sequence numbers TI of the true responses of the SSG in the primary implementation of the stream and check their belonging to a single discrete time with a clock cycle

using rating

and the last true arrival time of the GCC, predict the TI of the beginning of the next group signal cycle, when the expected GCC response appears on the predicted TI, take it for the last time of the true GCC response and the cycle synchronization pulse, the decision to enter the cyclic synchronization mode is made when occurrence of k≥2 SSG responses to m≥k of the next consecutively predicted TIs of the beginning of new cycles; if the CCG responses to several r≥2 of the next consecutively predicted TIs of the beginning of new cycles do not appear, it is decided Entering the synchronism search mode by accumulating a new sample of time intervals.