RU2307474C1 - Method for receipt of noise-like signals with minimal frequency manipulation - Google Patents
Method for receipt of noise-like signals with minimal frequency manipulation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2307474C1 RU2307474C1 RU2006102825/09A RU2006102825A RU2307474C1 RU 2307474 C1 RU2307474 C1 RU 2307474C1 RU 2006102825/09 A RU2006102825/09 A RU 2006102825/09A RU 2006102825 A RU2006102825 A RU 2006102825A RU 2307474 C1 RU2307474 C1 RU 2307474C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- noise
- signals
- duration
- phase
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Noise Elimination (AREA)
- Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в системах радионавигации и радиосвязи для приема шумоподобных сигналов с минимальной частотной манипуляцией.The invention relates to the field of radio engineering and can be used in radio navigation and radio communication systems for receiving noise-like signals with minimal frequency manipulation.
Известен способ корреляционного приема сигналов фазовой телеграфии, заключающийся в перемножении принятого сигнала с точной копией полезного сигнала для посылки "единицы", интегрировании результата перемножения на длительности информационного символа и принятии решения о значении информационного символа на основе знака корреляционного интеграла [1]. Способ позволяет реализовать потенциальную помехоустойчивость при любой форме сигнала (как для простых, так и сложных сигналов) при идеальной синхронизации принимаемого и опорного сигналов по времени, частоте и фазе. Практическая реализация корреляционного способа применительно к шумоподобным фазоманипулированным сигналам возможна с использованием либо когерентной системы синхронизации [2], либо некогерентной системы [3]. В первом случае достигается практически потенциальная помехоустойчивость приема, если ошибки синхронизации по задержке и фазе пренебрежимо малы. Некогерентная система синхронизации проигрывает в помехоустойчивости когерентной системе, однако позволяет сохранить состояние захвата в цепи слежения за несущей в условиях действия сильных помех, в режиме поиска и пр.There is a method of correlation reception of phase telegraphy signals, which consists in multiplying the received signal with an exact copy of the useful signal to send a “unit”, integrating the result of multiplication by the duration of the information symbol and deciding on the value of the information symbol based on the sign of the correlation integral [1]. The method allows to realize the potential noise immunity in any form of signal (both for simple and complex signals) with perfect synchronization of the received and reference signals in time, frequency and phase. The practical implementation of the correlation method as applied to noise-like phase-manipulated signals is possible using either a coherent synchronization system [2] or an incoherent system [3]. In the first case, practically potential noise immunity of the reception is achieved if the synchronization errors in the delay and phase are negligibly small. The incoherent synchronization system loses in noise immunity to the coherent system, but it allows you to save the capture state in the carrier tracking circuit under conditions of strong interference, in search mode, etc.
Однако данный способ не может быть использован для приема шумоподобных частотно-манипулированных сигналов, так как опорные сигналы для фазового детектирования в квадратурных каналах фазового дискриминатора не могут быть сформированы путем умножения сигнала несущей частоты на кодовую последовательность. Кроме того, применение фильтров нижних частот вместо интеграторов в квадратурных каналах фазового дискриминатора приводит к потерям в помехоустойчивости.However, this method cannot be used to receive noise-like frequency-manipulated signals, since the reference signals for phase detection in the quadrature channels of the phase discriminator cannot be generated by multiplying the carrier signal by a code sequence. In addition, the use of low-pass filters instead of integrators in the quadrature channels of the phase discriminator leads to losses in noise immunity.
Известно устройство приема сложных фазоманипулированных сигналов, содержащее первый и второй перемножители, сигнальные входы которых объединены, а выходы подключены к блоку некогерентной обработки ортогональных сигналов и сумматору, к выходу которого подключены последовательно соединенные полосовой фильтр, третий перемножитель и блок слежения за задержкой, выход которого подключен к синхронизирующему входу блока некогерентной обработки ортогональных сигналов, к выходу сумматора подключены последовательно соединенные блок оценки частоты и амплитуды сигнала, перестраиваемый генератор и объединенные по входу четвертый и пятый перемножители, другие входы которых соединены соответственно с дополнительными выходами блока слежения за задержкой, а выходы соединены с опорными входами первого и второго перемножителей соответственно, при этом амплитудный выход блока оценки частоты и амплитуды сигнала подключен к дополнительному входу блока слежения за задержкой, а другой вход третьего перемножителя подключен к выходу полосового фильтра [4].A device for receiving complex phase-shifted signals is known, containing the first and second multipliers, the signal inputs of which are combined, and the outputs are connected to an incoherent processing unit for orthogonal signals and an adder, the output of which is connected in series to a bandpass filter, a third multiplier and a delay tracking unit, the output of which is connected to the synchronizing input of the block of incoherent processing of orthogonal signals, to the output of the adder connected in series to the evaluation unit frequencies and amplitudes of the signal, a tunable generator and fourth and fifth multipliers combined at the input, the other inputs of which are connected respectively to the additional outputs of the delay tracking unit, and the outputs are connected to the reference inputs of the first and second multipliers, respectively, while the amplitude output of the frequency and amplitude estimation unit the signal is connected to an additional input of the delay tracking unit, and the other input of the third multiplier is connected to the output of the bandpass filter [4].
Однако известное устройство обладает низкой помехоустойчивостью и большим временем синхронизации.However, the known device has low noise immunity and a long synchronization time.
Известен способ квадратурного приема частотно-манипулированных сигналов с минимальным сдвигом, заключающийся в разделении входного сигнала на квадратурные составляющие путем перемножения входного сигнала с опорными сигналами, сдвинутыми друг относительно друга на π/2, выделении низкочастотных квадратурных составляющих; перемножении низкочастотных квадратурных составляющих, формировании из результата перемножения и выходного демодулированного сигнала напряжения полутактовой частоты; формировании из результатов перемножения квадратурных составляющих и напряжения полутактовой частоты напряжения рассогласования по частоте между несущей сигнала и опорными сигналами, формировании с помощью напряжения рассогласования опорных сигналов, совпадающих по частоте с несущей частотно-манипулированных сигналов и сдвинутых друг относительно друга на π/2, дифференцировании квадратурных составляющих, вычислении разности продифференцированных квадратурных составляющих, вычислении суммы квадратурных составляющих, перемножении разности продифференцированных квадратурных составляющих на сумму квадратурных составляющих; вычитании напряжения полутактовой частоты из результата перемножения разности продифференцированных квадратурных составляющих на сумму квадратурных составляющих и последующей фильтрации полученного напряжения с получением выходного демодулированного сигнала [5].A known method of quadrature reception of frequency-manipulated signals with a minimum shift, which consists in dividing the input signal into quadrature components by multiplying the input signal with reference signals shifted relative to each other by π / 2, highlighting the low-frequency quadrature components; multiplying low-frequency quadrature components, forming from the result of multiplication and the output demodulated voltage signal a half-cycle frequency; the formation of the results of multiplying the quadrature components and the voltage of the half-cycle frequency of the voltage mismatch between the carrier signal and the reference signals, the formation using the voltage mismatch of the reference signals coinciding in frequency with the carrier of the frequency-manipulated signals and shifted relative to each other by π / 2, differentiation of the quadrature components, calculating the difference of the differentiated quadrature components, calculating the sum of the quadrature components, multiplied and the differences of the differentiated quadrature components by the sum of the quadrature components; subtracting the half-cycle frequency voltage from the result of multiplying the difference of the differentiated quadrature components by the sum of the quadrature components and then filtering the resulting voltage to obtain an output demodulated signal [5].
Недостатком способа является низкая помехоустойчивость приема шумоподобных сигналов с минимальной частотной манипуляцией, обусловленная применением в квадратурных каналах фильтров нижних частот с полосой пропускания, равной половине ширины спектра шумоподобного сигнала.The disadvantage of this method is the low noise immunity of receiving noise-like signals with minimal frequency manipulation due to the use of low-pass filters in quadrature channels with a bandwidth equal to half the spectral width of the noise-like signal.
Предлагаемое изобретение призвано решить задачу повышения помехоустойчивости приема шумоподобных сигналов с минимальной частотной манипуляцией. Поставленная задача решается тем, что в способе приема шумоподобных сигналов с минимальной частотной манипуляцией, включающем разделение входного сигнала на квадратурные составляющие путем перемножения входного сигнала с опорными гармоническими сигналами несущей частоты, сдвинутыми друг относительно друга на π/2, согласно изобретению осуществляют интегрирование результатов перемножения в каждом квадратурном калале раздельно на двух интервалах, равных удвоенной длительности элемента шумоподобного сигнала и смещенных друг относительно друга на длительность элемента, формируя на каждом интервале корреляции z1ci, z2ci, z1si и z2si, декодирование и когерентное накопление результатов поэлементной обработки в четырех каналах на интервале, равном длительности шумоподобного сигнала, с формированием корреляций z1c, z2c, z1s и z2s, формирование опорных гармонических ортогональных сигналов с частотой, равной несущей частоте шумоподобного сигнала, с помошью сигнала фазового рассогласования, полученного перемножением квадратурной составляющей взаимной корреляционной функции принимаемого и синхронного опорного сигналов с информационным символом, полученным путем определения знака синфазной составляющей взаимной корреляционной функции, формирование опорных тактовых импульсов, используемых для стробирования интеграторов, осуществляющих интегрирование, и кодовых последовательностей, совпадающих по времени запаздывания с принятым сигналом, используемых при декодировании, с помощью сигнала временного рассогласования, полученного вычитанием квадрата модуля взаимной корреляционной функции принятого сигнала и задержанного опорного сигнала из квадрата модуля взаимной корреляционной функции принятого сигнала и опережающего опорного сигнала, формирование синфазной z1=z1c-z2s и квадратурной z2=z2c+z1s составляющих взаимной корреляционной функции принимаемого и синхронного опорного шумоподобных сигналов с последующим выделением информационных символов на основе определения знака синфазной составляющей взаимной корреляционной функции.The present invention is intended to solve the problem of improving the noise immunity of receiving noise-like signals with minimal frequency manipulation. The problem is solved in that in a method for receiving noise-like signals with minimal frequency manipulation, including dividing the input signal into quadrature components by multiplying the input signal with reference harmonic carrier signals shifted relative to each other by π / 2, according to the invention, the results of multiplication are integrated into each quadrature calal separately at two intervals equal to twice the duration of the noise-like signal element and offset by each flax other on element length, forming on each interval correlation z 1ci, z 2ci, z 1si and z 2si, decoding and coherent accumulation piecemeal processing results in four channels at an interval equal to the duration of a noise-like signal to form correlation z 1c, z 2c, z 1s and z 2s , the formation of reference harmonic orthogonal signals with a frequency equal to the carrier frequency of a noise-like signal, using the phase mismatch signal obtained by multiplying the quadrature component of the mutual correlation function n the received and synchronous reference signals with an information symbol obtained by determining the sign of the in-phase component of the mutual correlation function, the formation of the reference clock pulses used for gating integrators performing integration, and code sequences coinciding in delay time with the received signal used in decoding using the time mismatch signal obtained by subtracting the squared module of the mutual correlation function of the received signal and the delayed reference signal from the square of the module of the mutual correlation function of the received signal and the leading reference signal, the formation of the in-phase z 1 = z 1c -z 2s and quadrature z 2 = z 2c + z 1s components of the mutual correlation function of the received and synchronous reference noise-like signals with subsequent the selection of information symbols based on determining the sign of the in-phase component of the mutual correlation function.
На фиг.1 и 2 приведены схемы корреляционного приемника и блока кодовой синхронизации, используемых для реализации заявляемого способа, а на фиг.3 - временные диаграммы, поясняющие работу указанных устройств.Figure 1 and 2 shows a diagram of the correlation receiver and the code synchronization block used to implement the proposed method, and figure 3 is a timing diagram explaining the operation of these devices.
Корреляционный приемник (фиг.1) содержит блок 1 поэлементной обработки шумоподобного сигнала, включающий первый и второй перемножители 21 и 22, сигнальные входы которых объединены, первый, второй, третий, четвертый интеграторы 31, 32, 33, 34, причем входы первого и третьего интеграторов 31 и 33, второго и четвертого интеграторов 32 и 34 объединены и подключены соответственно к выходу первого и второго перемножителей 21 и 22, фильтр 4 сжатия шумоподобного сигнала, включающий третий, четвертый, пятый, шестой перемножители 23, 24, 25, 26, входы которых подключены к выходам интеграторов 31, 32, 33, 34 соответственно, первый, второй, третий, четвертый накапливающие сумматоры 51, 52, 53, 54, входы которых подсоединены к выходам перемножителей 23, 24, 25, 26, соответственно, выходы накапливающих сумматоров 51 и 54, 52 и 53 объединены соответственно через первый вычитатель 61 и первый сумматор 71, выход которого соединен с первым входом седьмого перемножителя 27, решающий блок 8, вход которого подсоединен к выходу вычитателя 61, а выход, соединенный со вторым входом перемножителя 27, является выходом демодулятора, последовательно соединенные первый петлевой фильтр 9, подключенный к выходу перемножителя 27, и подстраиваемый генератор 10, первый и второй выходы которого соединены с опорными входами перемножителей 21 и 22 соответственно, блок 11 кодовой синхронизации, первый, второй, третий и четвертый сигнальные входы которого соединены с выходами интеграторов 31, 32, 33 и 34 соответственно, а управляющий вход подключен к первому выходу подстраиваемого генератора 10, первый и второй выходы блока 11 соединены с объединенными синхронизирующими входами интеграторов 31, 32 и 33, 34 соответственно, третий и четвертый выходы блока 11 соединены с объединенными опорными входами перемножителей 23, 24 и 25, 26 соответственно, а пятый выход блока 11 соединен с объединенными синхронизирующими входами накапливающих сумматоров 51, 52, 53, 54.The correlation receiver (Fig. 1) contains a
Блок 11 кодовой синхронизации (фиг.2) содержит первый канал 12 временного дискриминатора, включающий восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый перемножители 28, 29, 210, 211, сигнальные входы которых подсоединены к выходам интеграторов 31, 32, 33 и 34 соответственно блока 1 поэлементной обработки, пятый, шестой, седьмой, восьмой накапливающие сумматоры 55, 56, 57, 58, сигнальные входы которых соединены с выходами перемножителей 28, 29, 210 и 211 соответственно, выходы накапливающих сумматоров 55 и 58, 56 и 57 объединены через второй вычитатель 62 и второй сумматор 72 соответственно, выходы последних через двенадцатый и тринадцатый перемножители 212 и 213 соответственно, подсоединены к первому и второму входам третьего сумматора 73, второй канал 13 временного дискриминатора, включающий четырнадцатый, пятнадцатый, шестнадцатый, семнадцатый перемножители 214, 215, 216, 217, сигнальные входы которых подсоединены к выходам интеграторов 31, 32, 33 и 34 соответственно, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый накапливающие сумматоры 59, 510, 511, 512, сигнальные входы которых соединены с выходами перемножителей 214, 215, 216 и 217 соответственно, выходы накапливающих сумматоров 59 и 512, 510 и 511 объединены через третий вычитатель 63 и четвертый сумматор 74 соответственно, выходы последних через восемнадцатый и девятнадцатый перемножители 218 и 219, соответственно, подсоединены к первому и второму входам пятого сумматора 75, четвертый вычитатель 64, суммирующий вход которого подсоединен к выходу сумматора 73 первого канала 12 временного дискриминатора, а вычитающий вход - к выходу сумматора 75 второго канала 13 временного дискриминатора, последовательно соединенные второй петлевой фильтр 14, вход которого подсоединен к выходу вычитателя 64, фазовращатель 15, формирователь 16 тактовых импульсов, первый и второй дополнительные выходы которого соединены с объединенными синхронизирующими входами интеграторов 31, 32 и 33, 34, соответственно, блока 1 поэлементной обработки, делитель 17 частоты, вход которого соединен с первым выходом подстраиваемого генератора 10, а выход - с управляющим входом фазовращателя 15, блок 18 поиска, блок 19 управления задержкой, генератор 20 кодовых последовательностей, дешифратор 21, при этом первый, второй, третий и четвертый входы блока 18 поиска соединены с сигнальными входами перемножителей 28 и 214, 29 и 215, 210 и 216, 211 и 217 соответственно, синхронизирующий вход генератора 20 кодовых последовательностей подключен через блок 19 управления задержкой к выходу блока 18 поиска, управляющий вход блока 19 подключен к выходу формирователя 16 тактовых импульсов, первый и второй выходы генератора 20 кодовых последовательностей соединены с объединенными опорными входами перемножителей 28, 29 и 210, 211 соответственно, третий и четвертый выходы генератора 20 соединены с объединенными опорными входами перемножителей 214, 215 и 216, 217 соответственно, а пятый и шестой выходы генератора 20 соединены с объединенными опорными входами перемножителей 23, 24 и 25, 26, соответственна фильтра 4 сжатия шумоподобного сигнала, вход дешифратора 21 подключен к дополнительному выходу генератора 20 кодовых последовательностей, а выход дешифратора 21 соединен с объединенными синхронизирующими входами накапливающих сумматоров 55,...,512 блока 11 кодовой синхронизации и 51,...,54 фильтра 4 сжатия шумоподобного сигнала.
Способ приема шумоподобных сигналов с минимальной частотной манипуляцией осуществляется следующим образом. Корреляционный приемник может работать в двух режимах: поиска по времени запаздывания (начальный режим) и слежения за задержкой и фазой принимаемого сигнала. В режиме поиска устанавливается кодовая синхронизация принимаемого и опорного шумоподобных сигналов (ШПС) с точностью до длительности элемента сигнала. В режиме слежения устанавливается точная синхронизация по времени запаздывания и фазе несущей частоты, выделение цифровой информации (демодуляция).The method of receiving noise-like signals with minimal frequency manipulation is as follows. The correlation receiver can operate in two modes: search by the delay time (initial mode) and tracking the delay and phase of the received signal. In the search mode, code synchronization of the received and reference noise-like signals (SHPS) is established up to the duration of the signal element. In tracking mode, accurate synchronization is established by the delay time and the phase of the carrier frequency, the allocation of digital information (demodulation).
На вход корреляционного приемника (фиг.1) поступает шумоподобный сигнал с минимальной частотной манипуляцией (МЧМ-ШПС) видаThe input of the correlation receiver (Fig. 1) receives a noise-like signal with minimal frequency shift keying (MFM-SHPS) of the form
где fо - несущая частота, φ - начальная фаза (амплитуда полагается равной единице); D - информационный символ; I(t)=cosθ(t) и Q(t)=sinθ(t) - огибающие квадратурных фазоманимулированных (ФМ) компонентов ШПС, элементы которых определяются какwhere f о is the carrier frequency, φ is the initial phase (the amplitude is assumed to be unity); D is an information symbol; I (t) = cosθ (t) and Q (t) = sinθ (t) are the envelopes of the quadrature phase-stimulated (FM) components of the BSS, the elements of which are defined as
Здесь - функция, определяющая закон угловой модуляции; d(t) - псевдослучайная последовательность (см. фиг.3, б, в); Сi и Si - элементы кодовых последовательностей, определяющих законы ФМ квадратурных компонентов сигнала (1), Т - длительность элемента МЧМ-ШПС.Here - a function that determines the law of angular modulation; d (t) is a pseudo-random sequence (see Fig. 3, b, c); C i and S i are the elements of code sequences defining the laws of FM quadrature components of the signal (1), T is the duration of the element MFM-SHPS.
Временные диаграммы (фиг.3) приведены для установившегося режима работы в предположении, что шум отсутствует, а ошибки кодовой и фазовой синхронизации пренебрежимо малы (для примера длина псевдослучайной последовательности N=7).Timing diagrams (Fig. 3) are given for steady-state operation under the assumption that there is no noise, and the errors of code and phase synchronization are negligible (for example, the length of the pseudo-random sequence N = 7).
Входные перемножители 21 и 22 осуществляют перемножение принятого сигнала (1) с опорными гармоническими сигналами соs2πf0t и sin2πf0t несущей частоты, вырабатываемыми подстраиваемым генератором 10.The
На выходах перемножителей 21 и 22 образуются низкочастотные составляющие соответственно At the outputs of the
(см. фиг.3,г, д), а также составляющие удвоенной частоты 2f0, которые отфильтровываются последующим трактом обработки.(see figure 3, g, d), as well as the components of the doubled frequency 2f 0 , which are filtered out by the subsequent processing path.
В блоке 1 поэлементной обработки ШПС формируются корреляции (см. фиг.3,е, ж) путем интегрирования результатов перемножения на интервалах, соответствующих i-му элементу низкочастотных сигналов (2):In
Стробирование интеграторов 31,...34 блока 1 поэлементной обработки ШПС производится импульсами, вырабатываемыми блоком 11 кодовой синхронизации. Результаты (3) поэлементной обработки ШПС (см. фиг.3,з, и) поступают на сигнальные входы перемножителей 23,...26, фильтра 4 сжатия ШПС, где производится снятие фазовой манипуляции путем умножения на элементы кодовых последовательностей С0, С1,...СМ-1 и S0, S1,...SМ-1 (см. фиг.3,к, л), вырабатываемых генератором 20 кодовых последовательностей блока 11 кодовой синхронизации. Накапливающие сумматоры 51,...54 служат для когерентного накопления результатов (3) поэлементной обработки ШПС на интервале наблюдения [0, Тс], задаваемом импульсами дешифратора 21 блока 11 кодовой синхронизации.The gating of
Выходные величины накапливающих сумматоров соответственно 51, 52, 53 и 54 с учетом сказанного выше можно представить в видеThe output values of accumulating adders, respectively, 5 1 , 5 2 , 5 3 and 5 4 , taking into account the above, can be represented as
где М=(N+1)/2 - число элементов квадратурных ФМ-ШПС на интервале наблюдения t∈[0, Tс], N - длина псевдослучайной последовательности d0, d1,...dN.where M = (N + 1) / 2 is the number of elements of quadrature FM-SHPS on the observation interval t∈ [0, T s ], N is the length of the pseudo-random sequence d 0 , d 1 , ... d N.
Величины (4) попарно объединяются в сумматоре 71 и вычитателе 61, образуя соответственно квадратурную составляющую z2=z2С+z1S и синфазную составляющую z1=z1C-z2S выходной величины фильтра 4 сжатия ШПС (см. фиг.3, м, н). Составляющая z1 поступает на вход решающего блока 8 демодулятора, который вырабатывает оценку информационного символа, sign(x) - знаковая функция. Составляющая z2 поступает на сигнальный вход перемножителя 27 фазового дискриминатора, на опорный вход которого подается оценка для снятия цифровой модуляции в составляющей z2. Сигнал фазового рассогласования с выхода перемножителя 27 поступает на петлевой фильтр 9, формирующий сигнал управления частотой и фазой подстраиваемого генератора 10.Values (4) are combined in pairs in the
Блок 11 кодовой синхронизации (фиг.2) работает следующим образом. На сигнальные входы перемножителей 28,...211 первого канала 12 временного дискриминатора с опережающим опорным сигналом, а также перемножителей 214,...217 второго канала 13 дискриминатора с задержанным опорным сигналом поступают результаты (3) поэлементной обработки ШПС с соответствующих выходов интеграторов 31,...34 блока 1 корреляционного приемника (фиг.1). На опорные входы перемножителей 210, 211 и 28, 29 первого канала 12 подаются соответственно кодовая последовательность C0, C1,...,CМ-1 и циклический сдвиг SМ-1, S0,...SМ-2 последовательности S0, S1,...SМ-1, a на опорные входы перемножителей 214, 215 и 216, 217 второго канала 13 подаются соответственно кодовая последовательность S0, S1,...SМ-1 и циклический сдвиг С1, С2,...,С0 кодовой последовательности C0, C1,...,CМ-1. Указанные последовательности вырабатываются генератором 20 кодовых последовательностей.
Накапливающие сумматоры 55,...58 и 59,...512 соответственно первого и второго каналов 12 и 13 осуществляют когерентное накопление декодированных результатов (3) обработки элементов квадратурных ФМ-ШПС на интервале наблюдения в соответствии с алгоритмомThe accumulating
Аргумент "1" у корреляций (5) соответствует первому каналу 12 с опережающим на Т, а аргумент "-1" - второму каналу 13 с задержанным на Т опорным сигналом относительно опорного сигнала корреляционного приемника (фиг.1).Argument “1” in correlations (5) corresponds to the
Выходные величины (5) накапливающих сумматоров 56, 57 и 55, 58, а также 510, 511 и 59, 512 попарно объединяются соответственно в сумматорах 72, 74 и вычитателях 62, 63, образуя квадратурные составляющие z2(1)=z2С(1)+z1S(1), z2(-1)=z2С(-1)+z1S(-1) и синфазные составляющие z1(1)=z1С(1)-z2S(1), z1(-1)=z1С(-1)-z2S(-1) выходных величин каналов 12 и 13 временного дискриминатора. В перемножителях 212, 213 и 218, 219 эти величины возводятся в квадрат, а затем объединяются, образуя квадраты модулей и на выходах сумматоров 73 и 75.The output values (5) of the accumulating
Сигнал временного рассогласования формируется вычитателем 64 временного дискриминатора и поступает на петлевой фильтр 14. Тактовые импульсы для генератора 20 кодовых последовательностей вырабатываются путем деления несущей частоты в делителе 17 частоты. Управление задержкой тактовых импульсов производится посредством подачи управляющего сигнала с выхода петлевого фильтра 14 на управляемый фазовращатель 15, к выходу которого подключен формирователь 16 тактовых импульсов. Последний вырабатывает также импульсы для стробирования интеграторов 31,...34 блока 1 поэлементной обработки (фиг.1). Генератор 20 формирует синхронные опорные кодовые последовательности для перемножителей 23,...26 блока 4 корреляционного приемника, а также опережающие на Т и задержанные на Т опорные кодовые последовательности для перемножителей 28,...211 и 214,...217 соответственно каналов 12 и 13 дискриминатора. В режиме поиска управление генератором 20 кодовых последовательностей осуществляется посредством подачи управляющего сигнала от блока 18 поиска на блок 19 управления задержкой.The time mismatch signal is generated by the
Блок 18 поиска осуществляет параллельный поиск ШПС по времени запаздывания и начальную установку генератора 20 кодовых последовательностей. Примеры реализации блока поиска в виде многоканального корреляционного приемника, вычисляющего взаимно-корреляционную функцию (ВКФ) входного сигнала со всеми возможными его копиями для дискретных значений времени запаздывания и выбора в качестве оценки задержки значения времени запаздывания опорного сигнала в канале с максимальным значением ВКФ, приведены в [6]. В предлагаемом устройстве каждый канал блока 18 поиска реализуется по схеме одного канала (12 или 13) временного дискриминатора (фиг.2).The
Предлагаемый способ приема шумоподобных сигналов с минимальной частотной манипуляцией обеспечивает помехоустойчивость, близкую к потенциально достижимой.The proposed method for receiving noise-like signals with minimal frequency manipulation provides noise immunity close to potentially achievable.
Помехоустойчивость корреляционного приемника (фиг.1) характеризуется вероятностью Рош ошибочного приема информационных символов, которая в случае идеальной синхронизации (оптимальный когерентный прием) определяется как [7]The noise immunity of the correlation receiver (Fig. 1) is characterized by the probability P Osh of erroneous reception of information symbols, which in the case of perfect synchronization (optimal coherent reception) is defined as [7]
где Ф(q) - интеграл вероятности, q - отношение сигнал/шум на выходе синфазного канала корреляционного приемника.where Ф (q) is the probability integral, q is the signal-to-noise ratio at the output of the in-phase channel of the correlation receiver.
Можно показать, что средние значения синфазной и квадратурной составляющих z1 и z2 определяются выражениямиIt can be shown that the average values of the in-phase and quadrature components z 1 and z 2 are determined by the expressions
где , и , - средние значения корреляций (3) соответственно для "косинусного" канала и "синусного" канала квадратурного преобразователя (черта сверху означает статистическое усреднение); - энергия сигнала (1); R(τ) - нормированная ВКФ комплексных огибающих сигнала (1) и опорного сигнала, соответствующего замене в (2) косинусоидальной весовой функции прямоугольным импульсом единичной амплитуды и длительности 2Т; τ и φ - ошибки кодовой и фазовой синхронизации соответственно.Where , and , - average values of correlations (3), respectively, for the "cosine" channel and the "sine" channel of the quadrature transducer (the bar above means statistical averaging); - signal energy (1); R (τ) is the normalized VKF of the complex envelopes of the signal (1) and the reference signal, corresponding to the replacement in (2) of the cosine weight function by a rectangular pulse of unit amplitude and
При высокой точности синхронизации, когда ошибками τ и φ можно пренебречь, полагая и для средних значений (7) можно записатьWith high accuracy of synchronization, when the errors τ and φ can be neglected, setting and for average values (7), we can write
Дисперсия каждой из выходных величин квадратурных каналов корреляционного приемникаDispersion of each of the output values of the quadrature channels of the correlation receiver
где - дисперсия величин (3), не зависящая от номера i элемента ШПС;Where - the variance of the quantities (3), not depending on the number i of the NPS element;
N0/2 - спектральная плотность мощности шума; Е0 - энергия гармонического опорного сигнала длительности 2Т.N 0/2 is the spectral density of the noise power; E 0 - energy of a harmonic reference signal of
Отношение сигнал/шум в этом случае с учетом (8), (9) равноThe signal-to-noise ratio in this case, taking into account (8), (9), is equal to
где - отношение сигнал/шум при оптимальном корреляционном способе приема (опорный сигнал - точная копия принятого сигнала); - множитель, характеризующий потери в помехоустойчивости предлагаемого способа по сравнению с оптимальным способом приема.Where - signal-to-noise ratio with optimal correlation method of reception (reference signal is an exact copy of the received signal); - a factor characterizing the loss in noise immunity of the proposed method compared to the optimal method of reception.
Точность синхронизации можно характеризовать значениями дисперсий и установившихся флуктуационных ошибок (соответственно по времени и фазе), которые при высокой точности синхронизации можно определить как [8]The accuracy of synchronization can be characterized by the variance and steady-state fluctuation errors (respectively in time and phase), which with high accuracy of synchronization can be defined as [8]
где , - дисперсии эквивалентных временных и фазовых флуктуаций, приведенных ко входу дискриминатора (соответственно временного (ВД) и фазового (ФД); , - дисперсии флуктуаций на выходе дискриминатора (временного и фазового); kВД, kФД - крутизна дискриминационной характеристики (соответственно ВД и ФД); - шумовая полоса систем слежения за задержкой и фазой (систем кодовой и фазовой синхронизации соответственно).Where , - variances of equivalent temporal and phase fluctuations reduced to the input of the discriminator (respectively, temporary (VD) and phase (FD); , - variance of fluctuations at the output of the discriminator (time and phase); k VD , k FD - steepness of the discriminatory characteristics (respectively VD and FD); - noise band of delay and phase tracking systems (code and phase synchronization systems, respectively).
Можно показать, что дисперсии эквивалентных флуктуаций определяются выражениямиIt can be shown that the variances of equivalent fluctuations are determined by the expressions
где η2=8/π2 (-0,9 дБ) - параметр, характеризующий энергетические потери предлагаемого способа приема по сравнению с оптимальным корреляционным способом. При η=1 (q=qопт≫1) формулы (12) совпадают с известными результатами для дисперсий оценок максимального правдоподобия для задержки и фазы сигнала [9]:where η 2 = 8 / π 2 (-0.9 dB) is a parameter characterizing the energy loss of the proposed method of reception compared with the optimal correlation method. For η = 1 (q = q opt ≫1), formulas (12) coincide with the known results for the variances of the maximum likelihood estimates for the delay and signal phase [9]:
где Fэ - эффективная ширина спектра сигнала (для сигнала (1) Fэ=1/4Т).where F e is the effective width of the spectrum of the signal (for signal (1) F e = 1 / 4T).
Помехоустойчивость блока поиска характеризуется вероятностью Рош ошибочного завершения поиска, которая при длине псевдослучайной последовательности N≫1 может быть определена как вероятность ошибки распознавания М ортогональных сигналов [10]:The noise immunity of the search block is characterized by the probability Р Ош of the erroneous search termination, which with the length of the pseudo-random sequence N≫1 can be defined as the probability of recognition error M of orthogonal signals [10]:
где r - значение ВКФ при временной расстройке |τ|≤Т (в худшем случае при τ=±Т, r=0,5). Для обеспечения заданной вероятности ошибки (13) предлагаемый способ требует в 1/η=qопт/q раз большего отношения сигнал/шум, чем оптимальный способ поиска (М-канальный корреляционный приемник с квадратурными каналами).where r is the VKF value during a temporary detuning | τ | ≤T (in the worst case, at τ = ± T, r = 0.5). To ensure a given error probability (13), the proposed method requires a 1 / η = q opt / q times greater signal-to-noise ratio than the optimal search method (M-channel correlation receiver with quadrature channels).
Таким образом, предлагаемый способ приема шумоподобных сигналов с минимальной частотной манипуляцией позволяет достичь помехоустойчивости приема, близкой к потенциально достижимой (энергетические потери менее 1 дБ), при незначительных аппаратурных и вычислительных затратах на реализацию предлагаемого способа приема ШПС с минимальной частотной манипуляцией. В этом заключается технико-экономический эффект по сравнению с известными способами квадратурного приема частотно-манипулированных сигналов.Thus, the proposed method for receiving noise-like signals with minimal frequency manipulation makes it possible to achieve reception noise immunity close to potentially achievable (energy loss less than 1 dB), with little hardware and computational costs for the implementation of the proposed method for receiving SHPS with minimal frequency manipulation. This is the technical and economic effect in comparison with the known methods of quadrature reception of frequency-manipulated signals.
Источники информацииInformation sources
1. Г.И.Тузов. Статистическая теория приема сложных сигналов. - М.: Сов. Радио, 1977, с.301 (рис.6.11).1. G.I. Tuzov. Statistical theory of the reception of complex signals. - M .: Owls. Radio 1977, p. 301 (Fig. 6.11).
2. Радиотехнические системы/ Ю.П.Гришин, В.П.Ипатов, Ю.М.Казаринов и др. /Под ред. Ю.М.Казаринова. - М.: Высш. шк., 1990, с.314 (рис.14.10).2. Radio engineering systems / Yu.P. Grishin, V. P. Ipatov, Yu. M. Kazarinov et al. / Ed. Yu.M. Kazarinova. - M .: Higher. school, 1990, p. 314 (Fig. 14.10).
3. Радиотехнические системы/ Ю.П.Гришин, В.П.Ипатов, Ю.М.Казаринов и др. /Под ред. Ю.М.Казаринова. - М.: Высш. шк., 1990, с.318 (рис.14.12), с.328 (рис.15.3).3. Radio engineering systems / Yu.P. Grishin, V. P. Ipatov, Yu. M. Kazarinov et al. / Ed. Yu.M. Kazarinova. - M .: Higher. school, 1990, p. 318 (Fig. 14.12), p. 328 (Fig. 15.3).
4. А.С. 1046943 (СССР). Корреляционный приемник сложных фазоманипулированных сигналов/ В.И.Журавлев, Н.П.Трусевич. Опубл. 07.10.83. Бюлл. ВНИИПИ №37.4. A.S. 1046943 (USSR). Correlation receiver of complex phase-manipulated signals / V.I.Zhuravlev, N.P. Trusevich. Publ. 10/07/83. Bull. VNIIIPI No. 37.
5. Патент 2192101 (РФ). Способ квадратурного приема частотно-манипулированных сигналов с минимальным сдвигом/ А.М.Карлов, Е.В.Волхонская. Е.Н.Авдеев. Опубл. 27.10.2002.5. Patent 2192101 (RF). The method of quadrature reception of frequency-manipulated signals with a minimum shift / A.M. Karlov, E.V. Volkhonskaya. E.N. Avdeev. Publ. 10/27/2002.
6. Радиотехнические системы/ Ю.П.Гришин, В.П.Ипатов, Ю.М.Казаринов и др. /Под ред. Ю.М.Казаринова. - М.: Высш. шк., 1990, с.64 (рис.3.16).6. Radio engineering systems / Yu.P. Grishin, V. P. Ipatov, Yu. M. Kazarinov et al. / Ed. Yu.M. Kazarinova. - M .: Higher. school, 1990, p. 64 (Fig. 3.16).
7. Радиотехнические системы/ Ю.П.Гришин, В.П.Ипатов, Ю.М.Казаринов и др. /Под ред. Ю.М.Казаринова. - М.: Высш. шк., 1990, с.63 (ф-ла 3.43).7. Radio engineering systems / Yu.P. Grishin, V. P. Ipatov, Yu. M. Kazarinov et al. / Ed. Yu.M. Kazarinova. - M .: Higher. school, 1990, p. 63 (file 3.43).
8. Радиотехнические системы/ Ю.П.Гришин, В.П.Ипатов, Ю.М.Казаринов и др. /Под ред. Ю.М.Казаринова. - М.: Высш. шк., 1990, с.332 (ф-лы 15.17, 15.18).8. Radio engineering systems / Yu.P. Grishin, V. P. Ipatov, Yu. M. Kazarinov et al. / Ed. Yu.M. Kazarinova. - M .: Higher. school., 1990, p.332 (f-ly 15.17, 15.18).
9. Радиотехнические системы/ Ю.П.Гришин, В.П.Ипатов, Ю.М.Казаринов и др. /Под ред. Ю.М.Казаринова. - М.: Высш. шк., 1990, с.127 (ф-ла 5.2).9. Radio engineering systems / Yu.P. Grishin, V. P. Ipatov, Yu. M. Kazarinov et al. / Ed. Yu.M. Kazarinova. - M .: Higher. school, 1990, p.127 (file 5.2).
10. Г.И.Тузов. Статистическая теория приема сложных сигналов. - М.: Сов. Радио, 1977, с.301 (рис.6.11), с.46 (ф-ла 1.98).10. G.I. Tuzov. Statistical theory of the reception of complex signals. - M .: Owls. Radio, 1977, p. 301 (Fig. 6.11), p. 46 (file 1.98).
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006102825/09A RU2307474C1 (en) | 2006-01-31 | 2006-01-31 | Method for receipt of noise-like signals with minimal frequency manipulation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006102825/09A RU2307474C1 (en) | 2006-01-31 | 2006-01-31 | Method for receipt of noise-like signals with minimal frequency manipulation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006102825A RU2006102825A (en) | 2007-08-20 |
RU2307474C1 true RU2307474C1 (en) | 2007-09-27 |
Family
ID=38511568
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006102825/09A RU2307474C1 (en) | 2006-01-31 | 2006-01-31 | Method for receipt of noise-like signals with minimal frequency manipulation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2307474C1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2446560C1 (en) * | 2011-01-11 | 2012-03-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования Сибирский федеральный университет (СФУ) | Accelerated synchronisation device of noise-like signal receiver with minimum frequency manipulation |
RU2548010C1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-04-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" (Сфу) | Correlation receiver of noise-like signals with minimum frequency modulation |
RU2548175C2 (en) * | 2012-08-14 | 2015-04-20 | Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд." | Method and system for suppressing interference in mobile device |
RU2583706C1 (en) * | 2014-12-23 | 2016-05-10 | Акционерное общество "Воентелеком" | Method of receiving noise-like phase-shift keyed signals |
RU2776425C1 (en) * | 2021-08-19 | 2022-07-19 | Федеральное государственное унитарное предприятие "18 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Method for synchronizing pseudorandom nondeterministic signals delayed in time |
-
2006
- 2006-01-31 RU RU2006102825/09A patent/RU2307474C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2446560C1 (en) * | 2011-01-11 | 2012-03-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования Сибирский федеральный университет (СФУ) | Accelerated synchronisation device of noise-like signal receiver with minimum frequency manipulation |
EA018679B1 (en) * | 2011-01-11 | 2013-09-30 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" (Сфу) | Device of receiver accelerated synchronization of noise-like signals with minimum frequency manipulation |
RU2548175C2 (en) * | 2012-08-14 | 2015-04-20 | Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд." | Method and system for suppressing interference in mobile device |
RU2548010C1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-04-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" (Сфу) | Correlation receiver of noise-like signals with minimum frequency modulation |
RU2583706C1 (en) * | 2014-12-23 | 2016-05-10 | Акционерное общество "Воентелеком" | Method of receiving noise-like phase-shift keyed signals |
RU2776425C1 (en) * | 2021-08-19 | 2022-07-19 | Федеральное государственное унитарное предприятие "18 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Method for synchronizing pseudorandom nondeterministic signals delayed in time |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006102825A (en) | 2007-08-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111095883B (en) | Synchronization in orthogonal time-frequency space signal receivers | |
CN113238261B (en) | Signal capturing and tracking system of low-orbit satellite spread spectrum communication system | |
EP0701320B1 (en) | Detector for digitally modulated signal | |
RU2380831C2 (en) | Spread spectrum signal | |
US5255290A (en) | Method and apparatus for combined frequency offset and timing offset estimation | |
WO2014167318A2 (en) | Digital radio transmissions | |
RU2658625C1 (en) | Spread spectrum signal generating method, generating apparatus, receiving method and receiving apparatus | |
CN112383494A (en) | Burst communication receiving system based on DSSS-OQPSK | |
RU2307474C1 (en) | Method for receipt of noise-like signals with minimal frequency manipulation | |
EP0055373A1 (en) | Method for demodulating single sideband signals | |
CN108337206B (en) | Carrier synchronization method and device for satellite communication | |
CN109743075B (en) | Three-ring linkage non-homologous spread spectrum code tracking loop synchronization device and method | |
US4224575A (en) | Phase/frequency controlled phase shift keyed signal carrier reconstruction circuit | |
RU2374776C2 (en) | Correlation receiver of noise-like signals with minimum frequency manipulation | |
CN110943956B (en) | Signal demodulation method and system for satellite-borne automatic identification system AIS | |
CN112511182A (en) | Satellite-borne measurement and control data transmission receiving device | |
US6748030B2 (en) | Differential phase demodulator incorporating 4th order coherent phase tracking | |
CN106341123B (en) | A kind of filtering method and device of single tone jamming | |
RU2271071C2 (en) | Method and device for demodulating relative phase modulated signals | |
RU2248097C2 (en) | Method for transmitting information | |
Shachi et al. | Coherent BPSK demodulator using Costas loop and early-late gate synchronizer | |
CN112003806B (en) | Synchronous demodulation method of baseband signal and signal receiver | |
RU2358401C1 (en) | Device for transmitting and receiving discrete messages using signals with direct spreading and autocorrelation compression of spectrum | |
US4455680A (en) | Method and apparatus for receiving and tracking phase modulated signals | |
RU2323536C1 (en) | Method for receiving noise-like frequency-manipulated signals with continuous phase |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110201 |