RU2323536C1 - Method for receiving noise-like frequency-manipulated signals with continuous phase - Google Patents

Method for receiving noise-like frequency-manipulated signals with continuous phase Download PDF

Info

Publication number
RU2323536C1
RU2323536C1 RU2006125316/09A RU2006125316A RU2323536C1 RU 2323536 C1 RU2323536 C1 RU 2323536C1 RU 2006125316/09 A RU2006125316/09 A RU 2006125316/09A RU 2006125316 A RU2006125316 A RU 2006125316A RU 2323536 C1 RU2323536 C1 RU 2323536C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
noise
frequency
phase
signals
Prior art date
Application number
RU2006125316/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006125316A (en
Inventor
Валерий Николаевич Бондаренко (RU)
Валерий Николаевич Бондаренко
Владимир Иванович Кокорин (RU)
Владимир Иванович Кокорин
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Красноярский государственный технический университет (КГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Красноярский государственный технический университет (КГТУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Красноярский государственный технический университет (КГТУ)
Priority to RU2006125316/09A priority Critical patent/RU2323536C1/en
Publication of RU2006125316A publication Critical patent/RU2006125316A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2323536C1 publication Critical patent/RU2323536C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: radio engineering, possible use in radio navigation and radio communication systems for receiving noise-like frequency-manipulated signals with continuous phase.
SUBSTANCE: in accordance to the method, input signal is decomposed onto quadrature components separately for each one of two symbolic frequencies, quadrature components of signal are decoded, cophased and quadrature components of signal are combined in pairs by two frequency channels, cophased and quadrature components of mutual correlation function of received and synchronous supporting noise-like signals are composed by integrating results of conjugation of cophased and quadrature components of signal in two frequency channels on spectrum which is equal to duration of noise-like signal, with following extraction of information symbols on basis of detection of sign of cophased component of mutual correlation function.
EFFECT: increased interference resistance when receiving noise-like frequency-manipulated signals with continuous phase.
3 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в системах радионавигации и радиосвязи для приема шумоподобных частотно-манипулированных сигналов с непрерывной фазой.The invention relates to the field of radio engineering and can be used in radio navigation and radio communication systems for receiving noise-like frequency-manipulated signals with a continuous phase.

Известен способ приема противоположных шумоподобных сигналов, заключающийся в перемножении принятого сигнала с точной копией полезного сигнала для «единичной» посылки, интегрировании результата перемножения на интервале, равном длительности шумоподобного сигнала, и принятии решения о значении информационного символа на основе знака корреляционного интеграла [1].There is a method of receiving opposite noise-like signals, which consists in multiplying the received signal with an exact copy of the useful signal for a “single” message, integrating the result of multiplication over an interval equal to the duration of the noise-like signal, and deciding on the value of the information symbol based on the sign of the correlation integral [1].

Способ обеспечивает потенциально достижимую помехоустойчивость приема, т.е. является оптимальным, при белом шуме, однако не реализуем на практике, так как требует формирования точной копии шумоподобного сигнала, совпадающей с принятым сигналом по времени, частоте и фазе.The method provides a potentially achievable noise immunity of reception, i.e. it is optimal in case of white noise, however, it cannot be implemented in practice, since it requires the formation of an exact copy of a noise-like signal that matches the received signal in time, frequency and phase.

Известен способ приема противоположных шумоподобных сигналов, заключающийся в разделении входного сигнала на квадратурные составляющие путем умножения его на две квадратурные копии шумоподобного сигнала, сдвинутые на фазовый угол π/2, выделении квадратурных низкочастотных составляющих с помощью фильтров нижних частот, формировании опорного гармонического сигнала с частотой, равной средней частоте принятого сигнала, с использованием кольца фазовой автоподстройки частоты, формировании двух квадратурных копий принимаемого шумоподобного сигнала путем перемножения сигнала средней частоты с опорной кодовой последовательностью, вырабатываемой кольцом автоподстройки по времени, причем опорный шумоподобный сигнал для квадратурного канала отличается фазовым сдвигом на π/2 относительно опорного сигнала для синхронного канала, с выхода которого снимается демодулированный сигнал [2].A known method of receiving opposite noise-like signals, which consists in dividing the input signal into quadrature components by multiplying it by two quadrature copies of the noise-like signal shifted by π / 2 phase angle, isolating the quadrature low-frequency components using low-pass filters, forming a reference harmonic signal with a frequency, equal to the average frequency of the received signal, using a phase locked loop, forming two quadrature copies of the received noise a signal by multiplying a medium-frequency signal with a reference code sequence generated by a self-tuning ring in time, and the reference noise-like signal for a quadrature channel is distinguished by a phase shift of π / 2 relative to the reference signal for a synchronous channel, from the output of which a demodulated signal is removed [2].

Данный способ позволяет достичь помехоустойчивости, близкой к потенциальной, при высокой точности синхронизации по времени и фазе несущей.This method allows to achieve noise immunity close to potential, with high accuracy of synchronization in time and phase of the carrier.

Недостаток способа - сложность реализации в случае приема шумоподобных частотно-манипулированных сигналов с непрерывной фазой из-за трудностей, связанных с формированием квадратурных копий принимаемого шумоподобного сигнала.The disadvantage of this method is the difficulty of implementation in the case of receiving noise-like frequency-manipulated signals with a continuous phase due to the difficulties associated with the formation of quadrature copies of the received noise-like signal.

Известен способ приема ортогональных частотно-манипулированных сигналов, заключающийся в параллельной обработке принятого сигнала по каналу «логической единицы» и каналу «логического нуля», каждый из которых содержит в свою очередь два квадратурных канала, перемножении принятого сигнала с опорными сигналами частоты посылок «единицы» или «нуля», сдвинутыми друг относительно друга на фазовый угол π/2, интегрировании результатов перемножения в каждом канале на интервале, равном длительности сигнала, принятии решения о значении информационного символа на основе результата сравнения квадратов модулей выходных сигналов каналов приема посылок «единицы» и «нуля» [3].A known method of receiving orthogonal frequency-manipulated signals, which consists in parallel processing of the received signal through the channel "logical units" and the channel "logical zero", each of which contains in turn two quadrature channel, multiplying the received signal with the reference signals of the frequency of the sending unit or “zero” shifted relative to each other by a phase angle π / 2, integrating the results of multiplication in each channel on an interval equal to the signal duration, deciding on the value of information symbol based on the result of comparing the squares of the modules of the output signals of the receiving channels of the “one” and “zero” packages [3].

Недостаток способа - низкая помехоустойчивость вследствие некогерентного метода приема и использования ортогональных сигналов вместо противоположных, а также сложность реализации приемного устройства в случае шумоподобных частотно-манипулированных сигналов с непрерывной фазой.The disadvantage of this method is the low noise immunity due to the incoherent method of receiving and using orthogonal signals instead of the opposite ones, as well as the complexity of the implementation of the receiving device in the case of noise-like frequency-manipulated signals with a continuous phase.

Предлагаемое изобретение призвано решить задачу повышения помехоустойчивости приема шумоподобных частотно-манипулированных сигналов с непрерывной фазой при простоте аппаратурной реализации способа приема.The present invention is intended to solve the problem of increasing the noise immunity of receiving noise-like frequency-manipulated signals with a continuous phase with the simplicity of the hardware implementation of the reception method.

Поставленная задача решается тем, что в способе приема шумоподобных частотно-манипулированных сигналов с непрерывной фазой, включающем разложение входного сигнала на квадратурные составляющие раздельно по каждой из двух символьных частот путем перемножения входного сигнала с опорными гармоническими сигналами каждой из символьных частот, сдвинутыми друг относительно друга на фазовый угол π/2, осуществляют коммутацию и декодирование квадратурных составляющих сигнала раздельно по каждой из символьных частот путем умножения на модифицированные кодовые последовательности, попарное объединение синфазных и квадратурных составляющих сигнала по двум частотным каналам, формирование опорных когерентных гармонических ортогональных сигналов каждой из двух символьных частот с использованием сигнала фазового рассогласования, полученного перемножением квадратурной составляющей взаимной корреляционной функции принимаемого и синхронного опорного шумоподобных сигналов с информационным символом, полученным путем определения знака синфазной составляющей взаимной корреляционной функции, формирование опорных кодовых последовательностей, совпадающих по времени с принятым сигналом, с использованием сигнала временного рассогласования, полученного вычитанием модуля взаимной корреляционной функции принятого сигнала и задержанного опорного сигнала из модуля взаимной корреляционной функции принятого сигнала и опережающего опорного сигнала, формирование синфазной и квадратурной составляющих взаимной корреляционной функции принимаемого и синхронного опорного шумоподобных сигналов путем интегрирования результатов объединения синфазных и квадратурных составляющих сигнала по двум частотным каналам на интервале, равном длительности шумоподобного сигнала, с последующим выделением информационных символов на основе определения знака синфазной составляющей взаимной корреляционной функции.The problem is solved in that in a method for receiving noise-like frequency-manipulated signals with a continuous phase, comprising decomposing the input signal into quadrature components separately for each of the two symbol frequencies by multiplying the input signal with reference harmonic signals of each of the symbol frequencies shifted relative to each other by π / 2 phase angle, switching and decoding the quadrature components of the signal separately for each of the symbol frequencies by multiplying by modi encoded code sequences, pairwise combination of in-phase and quadrature components of the signal over two frequency channels, the formation of reference coherent harmonic orthogonal signals of each of the two symbol frequencies using the phase error signal obtained by multiplying the quadrature component of the mutual correlation function of the received and synchronous reference noise-like signals with an information symbol, obtained by determining the sign of the in-phase component of the mutual correl function, the formation of reference code sequences coinciding in time with the received signal, using the time error signal obtained by subtracting the module of the mutual correlation function of the received signal and the delayed reference signal from the module of the mutual correlation function of the received signal and the leading reference signal, the formation of in-phase and quadrature components the mutual correlation function of the received and synchronous reference noise-like signals by integrating I am the results of combining common-mode and quadrature components of a signal over two frequency channels on an interval equal to the duration of a noise-like signal, with the subsequent selection of information symbols based on determining the sign of the common-mode component of the mutual correlation function.

Сущность предлагаемого способа приема шумоподобных частотно-манипулированных сигналов с непрерывной фазой поясняется описанием функциональной схемы реализующего предлагаемый способ устройства, включающего корреляционный приемник (фиг.1), блок кодовой синхронизации (фиг.2), а также временными диаграммами (фиг.3).The essence of the proposed method for receiving noise-like frequency-manipulated signals with a continuous phase is illustrated by a description of a functional diagram of a device that implements the proposed method, including a correlation receiver (Fig. 1), a code synchronization block (Fig. 2), as well as timing charts (Fig. 3).

Корреляционный приемник (фиг.1) содержит блок 1 формирования квадратурных сигналов, включающий первый, второй, третий и четвертый перемножители 21, 22, 23 и 24, сигнальные входы которых объединены и являются входом корреляционного приемника, а выходы подключены к сигнальным входам соответственно пятого, шестого, седьмого и восьмого перемножителей 25, 26, 27 и 28, при этом выходы перемножителей 25, 27 и 26, 28 объединены через первый и второй сумматоры 31 и 33 соответственно. Первый и второй интеграторы 41 и 42 со сбросом, подключенные соответственно к выходам сумматоров 31 и 32, решающий блок 5, вход которого подсоединен к выходу интегратора 41 со сбросом, а выход соединен с одним из входов перемножителя 29, подключенного по другому входу к выходу интегратора 42 со сбросом. Выход перемножителя 29 подключен к первому петлевому фильтру 6, последовательно соединенному с подстраиваемым генератором 7 несущей частоты и синтезатором 8 опорных сигналов, а первый, второй, третий и четвертый выходы последнего соединены соответственно с опорными входами перемножителей 21, 22, 23 и 24. К выходам перемножителей 21, 22, 23, 24 подключен блок 9 кодовой синхронизации, первый и второй выходы которого соединены с попарно объединенными опорными входами перемножителей 25, 26 и 27, 28 соответственно, а третий выход - с объединенными синхронизирующими входами интеграторов 41 и 42 со сбросом и решающего блока 5, выход которого является выходом демодулятора.The correlation receiver (figure 1) contains a block 1 for generating quadrature signals, including the first, second, third and fourth multipliers 2 1 , 2 2 , 2 3 and 2 4 , the signal inputs of which are combined and are the input of the correlation receiver, and the outputs are connected to the signal the inputs of the fifth, sixth, seventh and eighth multipliers 2 5 , 2 6 , 2 7 and 2 8 , respectively, while the outputs of the multipliers 2 5 , 2 7 and 2 6 , 2 8 are combined through the first and second adders 3 1 and 3 3, respectively. The first and second integrators 4 1 and 4 2 with a reset, respectively connected to the outputs of the adders 3 1 and 3 2 , a decision block 5, the input of which is connected to the output of the integrator 4 1 with a reset, and the output is connected to one of the inputs of the multiplier 2 9 connected on the other input to the output of the integrator 4 2 with reset. The output of the multiplier 2 9 is connected to the first loop filter 6, connected in series with the tunable generator 7 of the carrier frequency and the synthesizer 8 of the reference signals, and the first, second, third and fourth outputs of the latter are connected respectively to the reference inputs of the multipliers 2 1 , 2 2 , 2 3 and 2 4 . A code synchronization unit 9 is connected to the outputs of the multipliers 2 1 , 2 2 , 2 3 , 2 4 , the first and second outputs of which are connected to the pairwise connected reference inputs of the multipliers 2 5 , 2 6 and 2 7 , 2 8, respectively, and the third output combined synchronizing inputs of integrators 4 1 and 4 2 with a reset and a decision block 5, the output of which is the output of the demodulator.

Блок 9 кодовой синхронизации (фиг.2) содержит два канала 101 и 102 временного дискриминатора, каждый из которых включает десятый, одиннадцатый, двенадцатый, тринадцатый перемножители 210, 211, 212, 213, сигнальные входы которых подсоединены к выходам перемножителей 21, 22, 23 и 24 соответственно блока 1 формирования квадратурных сигналов, выходы перемножителей 210 и 212, 211 и 213 объединены соответственно через третий и четвертый сумматоры 33 и 34, выходы последних соответственно подсоединены ко входам третьего и четвертого интеграторов 43 и 44 со сбросом, выходы интеграторов 43 и 44 через четырнадцатый и пятнадцатый перемножители 214 и 215 соответственно подсоединены к входам пятого сумматора 35, к выходу которого подключено устройство 11 извлечения квадратного корня. Выход устройства 11 извлечения квадратного корня каждого канала 101 и 102 подключен к вычитателю 12, который подключен к последовательно соединенным второму петлевому фильтру 13, управляемому тактовому генератору 14, генератору 15 кодовой последовательности, к выходу которого подключены преобразователь 16 кодовых последовательностей и формирователь 17 импульсов. Первый и второй выходы преобразователя 16 кодовых последовательностей соединены с объединенными опорными входами перемножителей 25, 26 и 27, 28 соответственно, третий и четвертый, пятый и шестой выходы преобразователя 16 кодовых последовательностей соединены соответственно с объединенными опорными входами перемножителей 210, 211 и 212, 213 каналов 101 и 102 временного дискриминатора, выход формирователя 17 импульсов подключен к синхронизирующим входам интеграторов 41, 42, 43 и 44 со сбросом. Управляющий вход генератора 15 кодовой последовательности подсоединен через блок 18 управления задержкой к выходу блока 19 поиска, первый, второй, третий и четвертый входы блока 19 поиска подключены к выходам перемножителей 21, 22, 23 и 24 соответственно блока 1 формирования квадратурных сигналов.Block 9 code synchronization (figure 2) contains two channels 10 1 and 10 2 temporary discriminators, each of which includes the tenth, eleventh, twelfth, thirteenth multipliers 2 10 , 2 11 , 2 12 , 2 13 , the signal inputs of which are connected to the outputs multipliers 2 1 , 2 2 , 2 3 and 2 4, respectively, of block 1 for generating quadrature signals, the outputs of multipliers 2 10 and 2 12 , 2 11 and 2 13 are combined respectively through the third and fourth adders 3 3 and 3 4 , the outputs of the latter are respectively connected to inputs third and fourth integrators April 3 and April 4 with Sat. osom, integrators outputs 4 3 and 4 4 through the fourteenth and fifteenth multipliers February 14 and 2 15, respectively connected to the inputs of the fifth adder March 5, which is connected to the output device 11 taking the square root. Output device 11 taking the square root of each channel portion 10 1 and 10 2 is connected to a subtractor 12 which is connected to the series-connected to the second loop filter 13 controlled by the timing generator 14, the generator 15, the code sequence to the output of which is connected to the inverter 16 code sequences and the generator 17 pulses . The first and second outputs of the code sequence converter 16 are connected to the combined reference inputs of the multipliers 2 5 , 2 6 and 2 7 , 2 8, respectively, the third and fourth, fifth and sixth outputs of the code sequence converter 16 are connected, respectively, to the combined reference inputs of the multipliers 2 10 , 2 11 and 2 12 , 2 13 channels 10 1 and 10 2 of the temporary discriminator, the output of the pulse shaper 17 is connected to the synchronizing inputs of the integrators 4 1 , 4 2 , 4 3 and 4 4 with a reset. The control input of the code sequence generator 15 is connected through the delay control unit 18 to the output of the search unit 19, the first, second, third and fourth inputs of the search unit 19 are connected to the outputs of the multipliers 2 1 , 2 2 , 2 3 and 2 4, respectively, of the quadrature signal generating unit 1 .

Способ приема шумоподобных частотно-манипулированных сигналов с непрерывной фазой осуществляется следующим образом. Корреляционный приемник осуществляет функции демодулятора принятого сигнала, а также устройства синхронизации и может работать в двух режимах: поиска по времени запаздывания (начальный режим) и слежения за задержкой и фазой принимаемого сигнала. В режиме поиска осуществляется кодовая синхронизация принимаемого и опорного шумоподобных сигналов (ШПС) с точностью до половины длительности элемента ШПС. В режиме слежения осуществляется точная синхронизация по времени запаздывания и фазе несущей частоты, выделение цифровой информации (демодуляция).The method of receiving noise-like frequency-manipulated signals with a continuous phase is as follows. The correlation receiver performs the functions of a demodulator of the received signal, as well as a synchronization device, and can operate in two modes: search by the delay time (initial mode) and tracking the delay and phase of the received signal. In search mode, code synchronization of the received and reference noise-like signals (SHPS) is carried out with an accuracy of up to half the duration of the ShSS element. In the tracking mode, accurate synchronization is performed by the delay time and the phase of the carrier frequency, and digital information is extracted (demodulation).

Входной шумоподобный частотно-манипулированный сигнал (ЧМ-ШПС) с непрерывной фазой можно представить в видеThe input noise-like frequency-shift keyed signal (FM-SHPS) with a continuous phase can be represented as

Figure 00000002
Figure 00000002

где D - информационный символ, принимающий значения ±1; f0 - средняя частота; φ - начальная фаза (амплитуда полагается равной единице); ТП - период повторения, равный длительности информационного символа; θ(t) - функция, определяющая закон частотной манипуляции (фиг.3, а, б):where D is an information symbol taking values ± 1; f 0 is the average frequency; φ is the initial phase (the amplitude is assumed to be unity); T P - repetition period equal to the duration of the information symbol; θ (t) is a function that determines the law of frequency manipulation (Fig.3, a, b):

Figure 00000003
,
Figure 00000003
,

Figure 00000004
Figure 00000004

где d1 - элемент кодовой последовательности d0, d1, ..., dN-1, принимающий значения ±1; N - длина кодовой последовательности; rect(t) - прямоугольный импульс единичной амплитуды и длительности Т.where d 1 - element of the code sequence d 0 , d 1 , ..., d N-1 , taking values ± 1; N is the length of the code sequence; rect (t) is a rectangular pulse of unit amplitude and duration T.

Входные перемножители 21, 22, 23, 24 блока 1 формирования квадратурных сигналов осуществляют перемножение сигнала (1) с когерентными гармоническими ортогональными сигналами символьных частот f1=f0+1/4T и f2=f0-1/4Т (индекс манипуляции mf=0,5), вырабатываемыми синтезатором 8 опорных сигналов.Input multipliers 2 1 , 2 2 , 2 3 , 2 4 blocks 1 of the formation of quadrature signals multiply the signal (1) with coherent harmonic orthogonal signals of symbol frequencies f 1 = f 0 + 1 / 4T and f 2 = f 0 -1 / 4T (manipulation index m f = 0.5) generated by the synthesizer 8 reference signals.

На выходах перемножителей 21, 22, 23 и 24 соответственно образуются квадратурные компоненты входного сигнала раздельно по каждой из символьных частот f1 и f2 (фиг.3, в-к):At the outputs of the multipliers 2 1 , 2 2 , 2 3 and 2 4, respectively, quadrature components of the input signal are formed separately for each of the symbol frequencies f 1 and f 2 (Fig. 3, c-c):

Figure 00000005
Figure 00000005

При записи (3) учтено, что составляющие суммарных частот fj+fk(j=1, 2; k=1, 2) полностью подавляются последующим трактом обработки сигнала.When recording (3), it was taken into account that the components of the total frequencies f j + f k (j = 1, 2; k = 1, 2) are completely suppressed by the subsequent signal processing path.

Функции

Figure 00000006
и
Figure 00000007
в (3) описывают изменение фазы опорных сигналов частот f1 и f2 соответственно относительно фазы сигнала средней частоты f0. При совпадении частоты i-го элемента ШПС и частоты опорного сигнала квадратурные низкочастотные составляющие (3) имеют вид прямоугольных импульсов длительности Т и амплитудой, равной
Figure 00000008
(полярность импульсов определяется структурой кодовой последовательности). При несовпадении частот элемента ШПС и опорного сигнала на выходе перемножителя формируется колебание в виде полупериода частоты fT/2=1/2T, начальная фаза которого равна либо φ, либо φ+π в соответствии со структурой кодовой последовательности.Functions
Figure 00000006
and
Figure 00000007
in (3) describe the phase change of the reference signals of frequencies f 1 and f 2, respectively, relative to the phase of the signal of the middle frequency f 0 . With the coincidence of the frequency of the i-th element of the BBA and the frequency of the reference signal, the quadrature low-frequency components (3) have the form of rectangular pulses of duration T and amplitude equal to
Figure 00000008
(the polarity of the pulses is determined by the structure of the code sequence). If the frequencies of the BSS element and the reference signal do not coincide, an oscillation is formed at the output of the multiplier in the form of a half-period of frequency f T / 2 = 1 / 2T, the initial phase of which is equal to φ or φ + π in accordance with the structure of the code sequence.

Квадратурные составляющие (3) сигнала поступают на входы перемножителей 25, 26, 27, 28, где производится их коммутация и декодирование путем умножения на модифицированные кодовые последовательности (фиг.3, л, м):The quadrature components (3) of the signal are fed to the inputs of multipliers 2 5 , 2 6 , 2 7 , 2 8 , where they are switched and decoded by multiplying by modified code sequences (Fig. 3, l, m):

Figure 00000009
Figure 00000009

соответственно для каналов частоты f1 и частоты f2. Элементы последовательностей (4) связаны с элементами исходной кодовой последовательности (2), определяющей закон частотной манипуляции, следующими зависимостями:respectively, for channels of frequency f 1 and frequency f 2 . Elements of sequences (4) are associated with elements of the original code sequence (2), which determines the law of frequency manipulation, by the following relationships:

Figure 00000010
Figure 00000010

где l и m - соответственно число символов dj=-1 и dj=1 в последовательности d0, d1, ..., di-1. Элементы модифицированных кодовых последовательностей (5) могут принимать значения 0, ±1, причем если элемент аi=±1, то элемент bi=0 и наоборот, если bi=±1, то аi=0.where l and m are respectively the number of characters d j = -1 and d j = 1 in the sequence d 0 , d 1 , ..., d i-1 . Elements of modified code sequences (5) can take values 0, ± 1, and if element a i = ± 1, then element b i = 0 and vice versa, if b i = ± 1, then a i = 0.

Декодирование квадратурных сигналов (3) осуществляется путем умножения i-го элемента на -1, если число посылок альтернативной частоты на предыдущих позициях (от 0 до i-1) является нечетным, вследствие чего разность фаз θ(t)-θj(t)=π (j=1,2; t∈[(i-1)T,iT]).The decoding of the quadrature signals (3) is carried out by multiplying the ith element by -1 if the number of packages of the alternative frequency at the previous positions (from 0 to i-1) is odd, as a result of which the phase difference θ (t) -θ j (t) = π (j = 1,2; t∈ [(i-1) T, iT]).

Формирование кодовых последовательностей (4) производится блоком 9 кодовой синхронизации. Выходные сигналы перемножителей 25, 26 и 27, 28 соответственно попарно объединяются в сумматорах 31 и 32, образуя полные квадратурные составляющие сигнала (фиг.3, н, о):The formation of code sequences (4) is performed by block 9 code synchronization. The output signals of the multipliers 2 5 , 2 6 and 2 7 , 2 8, respectively, are combined in pairs in the adders 3 1 and 3 2 , forming the full quadrature components of the signal (Fig.3, n, o):

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

Интеграторы 41 и 42 со сбросом, стробируемые импульсами, вырабатываемыми блоком 9 кодовой синхронизации, вычисляют корреляционные интегралы видаIntegrators 4 1 and 4 2 with reset, gated by pulses generated by the code synchronization block 9, calculate the correlation integrals of the form

Figure 00000013
Figure 00000013

Выходная величина z1 синфазного канала поступает на решающий блок 5, который формирует оценку информационного символа

Figure 00000014
, sign(x) - знаковая функция.The output value z 1 of the in-phase channel is supplied to the decision block 5, which forms an estimate of the information symbol
Figure 00000014
, sign (x) is a sign function.

Выходная величина z2 квадратурного канала используется для формирования сигнала фазового рассогласования в соответствии с алгоритмомThe output value z 2 of the quadrature channel is used to generate a phase mismatch signal in accordance with the algorithm

Figure 00000015
Figure 00000015

реализуемым перемножителем 29. Петлевой фильтр 6 осуществляет сглаживание флуктуации сигнала ошибки (7), обусловленных воздействием шума на входе приемника, и формирование управляющего сигнала для подстраиваемого генератора 7, вырабатывающего сигнал несущей частоты f0, синфазный с принимаемым сигналом (1). Сигнал несущей частоты используется для формирования когерентных опорных сигналов символьных частот f1 и f2 (блок 8).implemented multiplier 2 9 . The loop filter 6 smooths out fluctuations in the error signal (7) caused by the influence of noise at the input of the receiver and generates a control signal for a tunable generator 7 that generates a carrier frequency signal f 0 in phase with the received signal (1). The carrier frequency signal is used to generate coherent reference signals of symbol frequencies f 1 and f 2 (block 8).

Кодовая синхронизация корреляционного приемника осуществляется блоком 9 кодовой синхронизации (фиг.2). Алгоритмы обработки сигналов в линейной части каждого из каналов 101 и 102 временного дискриминатора блока 9 (до входов перемножителей 214 и 215 аналогичны алгоритмам обработки сигналов в корреляционном приемнике (фиг.1). Различие заключается лишь в том, что опорные кодовые последовательности в каналах 101 и 102 смещены относительно синхронных кодовых последовательностей (4) соответственно на +Т/2 и -Т/2.Code synchronization of the correlation receiver is carried out by block 9 code synchronization (figure 2). The signal processing algorithms in the linear part of each channel 10 1 and 10 2 of the temporary discriminator of block 9 (up to the inputs of the multipliers 2 14 and 2 15 are similar to the signal processing algorithms in the correlation receiver (Fig. 1). The only difference is that the reference code sequences in channels 10 1 and 10 2 are shifted relative to synchronous code sequences (4) by + T / 2 and -T / 2, respectively.

Квадратурные составляющие сигнала на выходах сумматоров 33 и 34 каналов 101 и 102 соответственно имеют видThe quadrature components of the signal at the outputs of the adders 3 3 and 3 4 channels 10 1 and 10 2 respectively have the form

I+(t)=a(t+T/2)I1(t)+b(t+T/2)I2(t),I + (t) = a (t + T / 2) I 1 (t) + b (t + T / 2) I 2 (t),

Q+(t)=a(t+T/2)Q1(t)+b(t+T/2)Q2(t),Q + (t) = a (t + T / 2) Q 1 (t) + b (t + T / 2) Q 2 (t),

I-(t)=a(t-T/2)I1(t)+b(t-T/2)I2(t),I - (t) = a (tT / 2) I 1 (t) + b (tT / 2) I 2 (t),

Q-(t)=a(t-T/2)Q1(t)+b(t-T/2)Q2(t),Q - (t) = a (tT / 2) Q 1 (t) + b (tT / 2) Q 2 (t),

где a(t±T/2) и b(t±T/2) - опорные кодовые последовательности (знак «+» соответствует каналу 101, а «-» - каналу 102 временного дискриминатора).where a (t ± T / 2) and b (t ± T / 2) are the reference code sequences (the “+” sign corresponds to channel 10 1 , and “-” to channel 10 2 of the temporary discriminator).

Выходные величины интеграторов 43 и 44 каналов 101 и 102 образуются какThe output values of the integrators 4 3 and 4 4 channels 10 1 and 10 2 are formed as

Figure 00000016
Figure 00000016

Figure 00000017
Figure 00000017

Figure 00000018
Figure 00000018

Figure 00000019
Figure 00000019

где R(τ) - модуль нормированной автокорреляционной функции ЧМ-ШПС (1); τ - ошибка синхронизации (ошибка совмещения по времени комплексных огибающих принятого и опорного сигналов).where R (τ) is the modulus of the normalized autocorrelation function of the FM-SHPS (1); τ - synchronization error (time alignment error of the complex envelopes of the received and reference signals).

Сигнал временного рассогласования формируется вычитателем 12 путем сравнения модулей выходных сигналов каналов 101 и 102 дискриминатора:The time mismatch signal is generated by the subtractor 12 by comparing the output signal modules of the channels 10 1 and 10 2 of the discriminator:

Figure 00000020
Figure 00000020

Figure 00000021
Figure 00000021

Figure 00000022
Figure 00000022

Управление задержкой опорных кодовых последовательностей осуществляется посредством подачи управляющего сигнала с выхода петлевого фильтра 13 на управляемый тактовый генератор 14. Генератор 15 кодовой последовательности вырабатывает периодическую псевдослучайную последовательность длины N, которая преобразуется затем в синхронные опорные кодовые последовательности, предназначенные для корреляционного приемника, а также опережающие и задержанные опорные последовательности для каналов 101 и 102 временного дискриминатора.The delay of the reference code sequences is controlled by supplying a control signal from the output of the loop filter 13 to the controlled clock 14. The code sequence generator 15 generates a periodic pseudorandom sequence of length N, which is then converted into synchronous reference code sequences intended for the correlation receiver, as well as leading and delayed reference sequences for channels 10 1 and 10 2 of the temporary discriminator.

В режиме поиска управление генератором 15 кодовой последовательности осуществляется посредством подачи управляющего сигнала от блока 19 поиска на блок 18 управления задержкой.In the search mode, the code sequence generator 15 is controlled by supplying a control signal from the search unit 19 to the delay control unit 18.

Блок 19 поиска осуществляет поиск ШПС по времени запаздывания и начальную установку генератора 15 кодовой последовательности. Примеры реализации устройства поиска в виде многоканального корреляционного приемника, вычисляющего взаимнокорреляционную функцию (ВКФ) комплексной огибающей входного сигнала со всеми возможными ее копиями для дискретных значений времени запаздывания и выбора в качестве оценки значения задержки опорного сигнала в канале с максимальным значением ВКФ, приведены в [4]. Сигналы на вход блока 19 поиска поступают с выходов перемножителей 21, 22, 23, 24 блока 1 формирования квадратурных сигналов. Каждый канал М-канального блока 19 поиска (М≤N) выполнен по той же схеме (фиг.2), что и каналы 101, 102 временного дискриминатора (дискрет по задержке опорных кодовых последовательностей составляет Т).The search unit 19 searches for the LNB by the delay time and the initial setting of the code sequence generator 15. Examples of the implementation of a search device in the form of a multichannel correlation receiver that calculates the cross-correlation function (VKF) of the complex envelope of the input signal with all its possible copies for discrete values of the delay time and the choice of the reference signal delay value in the channel with the maximum VKF value as an estimate are given in [4 ]. The signals to the input of the search unit 19 come from the outputs of the multipliers 2 1 , 2 2 , 2 3 , 2 4 of the block 1 of the formation of quadrature signals. Each channel of the M-channel search block 19 (M≤N) is made in the same way (Fig. 2) as the channels 10 1 , 10 2 of the temporary discriminator (the delay discrete reference code sequences are T).

Предлагаемый способ приема ЧМ-ШПС с непрерывной фазой обеспечивает помехоустойчивость, близкую к потенциально достижимой.The proposed method for receiving FM-ShPS with a continuous phase provides noise immunity close to potentially achievable.

Помехоустойчивость демодулятора характеризуется вероятностью Рош ошибочного приема, которая в случае идеальной синхронизации (оптимальный когерентный прием) определяется как [5]Immunity demodulator characterized probability P err erroneous reception, which in case of perfect synchronization (optimal coherent detection) is defined as [5]

Pош=1-Ф(q),P OSH = 1-F (q),

где Ф(q) - интеграл вероятности,

Figure 00000023
- отношение сигнал/шум на выходе синфазного канала (выходная величина z1 в (6) при фазовой ошибке φ=0 равна DE);
Figure 00000024
- энергия сигнала (1); N0/2 - спектральная плотность мощности белого шума.where Φ (q) is the probability integral,
Figure 00000023
- the signal-to-noise ratio at the output of the common-mode channel (the output value z 1 in (6) with a phase error φ = 0 is equal to DE);
Figure 00000024
- signal energy (1); N 0/2 is the spectral power density of white noise.

Точность синхронизации можно характеризовать значениями дисперсий

Figure 00000025
и
Figure 00000026
установившихся флуктуационных ошибок (соответственно по задержке и фазе).The accuracy of synchronization can be characterized by the variance
Figure 00000025
and
Figure 00000026
steady-state fluctuation errors (delay and phase, respectively).

При высокой точности синхронизации дисперсии ошибок можно определить как [6]With high accuracy of synchronization, error dispersion can be defined as [6]

Figure 00000027
Figure 00000028
Figure 00000027
Figure 00000028

где Nτ и Nφ - спектральная плотность соответственно эквивалентных временных и фазовых флуктуации, приведенных ко входу дискриминатора (временного и фазового для блоков кодовой и фазовой синхронизации соответственно); FШτ, FШφ - шумовая полоса систем слежения за задержкой и фазой (блоков кодовой и фазовой синхронизации соответственно).where N τ and N φ are the spectral density of the equivalent time and phase fluctuations, respectively, reduced to the input of the discriminator (time and phase for blocks of code and phase synchronization, respectively); F Шτ , F Шφ is the noise band of delay and phase tracking systems (code and phase synchronization blocks, respectively).

Можно показать, что дисперсии эквивалентных флуктуаций определяются выражениямиIt can be shown that the variances of equivalent fluctuations are determined by the expressions

Figure 00000029
Figure 00000029

При высокой точности синхронизации (q>>1) формулы (8) совпадают с известными результатами для дисперсий оценок максимального правдоподобия для задержки и фазы сигнала [7]:With high accuracy of synchronization (q >> 1), formulas (8) coincide with the known results for the variances of maximum likelihood estimates for the delay and signal phase [7]:

Figure 00000030
Figure 00000030

Figure 00000031
Figure 00000031

где Fэ=1/4T - эффективная ширина спектра сигнала (1).where F e = 1 / 4T is the effective width of the spectrum of the signal (1).

Таким образом, предлагаемый способ приема шумоподобных частотно-манипулированных сигналов с непрерывной фазой позволяет достичь помехоустойчивости приема, близкой к потенциально достижимой, при незначительных аппаратурных затратах на его реализацию. В этом заключается технико-экономический эффект по сравнению с известными способами квадратурного приема частотно-манипулированных сигналов.Thus, the proposed method for receiving noise-like frequency-manipulated signals with a continuous phase allows to achieve noise immunity of the reception, which is close to potentially achievable, with low hardware costs for its implementation. 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 and others. Ed. Yu.M. Kazarinova. - M .: Higher. school, 1990, p. 314 (Fig. 14.10).

3. Б.Р.Левин. Теоретические основы статистической радиотехники. Кн.2. - М.: Сов. Радио, 1968, с.394 (рис.29).3. B.R. Levin. Theoretical foundations of statistical radio engineering. Book 2. - M .: Owls. Radio, 1968, p. 394 (Fig. 29).

4. 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).4. Radio engineering systems / Yu.P. Grishin, V. P. Ipatov, Yu. M. Kazarinov and others. Ed. Yu.M. Kazarinova. - M .: Higher. school, 1990, p. 64 (Fig. 3.16).

5. 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).5. 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).

6. 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).6. 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).

7. 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), с.139 (ф-ла 5.14).7. 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), p.139 (file 5.14).

Claims (1)

Способ приема шумоподобных частотно-манипулированных сигналов с непрерывной фазой, заключающийся в разложении входного сигнала на квадратурные составляющие раздельно по каждой из двух символьных частот путем перемножения входного сигнала с опорными гармоническими сигналами каждой из символьных частот, сдвинутыми относительно друг друга на фазовый угол π/2, отличающийся тем, что осуществляют декодирование квадратурных составляющих сигнала раздельно по каждой из символьных частот путем умножения на соответствующие модифицированные кодовые последовательности, элементы которых принимают значения (0,1,-1) и однозначно связаны с элементами двоичной кодовой последовательности, определяющей закон частотной манипуляции принимаемого шумоподобного сигнала, попарное объединение синфазных и квадратурных составляющих сигнала по двум частотным каналам, формирование сигнала с частотой, равной несущей частоте принимаемого шумоподобного сигнала с использованием сигнала фазового рассогласования, полученного перемножением квадратурной составляющей взаимной корреляционной функции принимаемого и синхронного опорного шумоподобных сигналов с информационным символом, полученным путем определения знака синфазной составляющей взаимной корреляционной функции, формирование опорных гармонических сигналов каждой из символьных частот, сдвинутых относительно друг друга на фазовый угол π/2, формирование опорных кодовых последовательностей, совпадающих по времени с принятым сигналом, с использованием сигнала временного рассогласования, полученного вычитанием модуля взаимной корреляционной функции принятого сигнала и задержанного опорного сигнала из модуля взаимной корреляционной функции принятого сигнала и опережающего опорного сигнала, формирование синфазной и квадратурной составляющих взаимной корреляционной функции принимаемого и синхронного опорного шумоподобных сигналов путем интегрирования результатов объединения синфазных и квадратурных составляющих сигнала по двум частотным каналам на интервале, равном длительности шумоподобного сигнала, с последующим выделением информационных символов на основе определения знака синфазной составляющей взаимной корреляционной функции.A method of receiving noise-like frequency-manipulated signals with a continuous phase, which consists in decomposing the input signal into quadrature components separately for each of the two symbol frequencies by multiplying the input signal with reference harmonic signals of each of the symbol frequencies shifted relative to each other by the phase angle π / 2, characterized in that the quadrature components of the signal are decoded separately for each of the symbol frequencies by multiplying by the corresponding modified code sequences whose elements take values (0,1, -1) and are uniquely associated with elements of a binary code sequence that determines the law of frequency manipulation of the received noise-like signal, pairwise combination of in-phase and quadrature components of the signal over two frequency channels, signal generation with a frequency equal to the carrier frequency of the received noise-like signal using the phase-mismatch signal obtained by multiplying the quadrature cross-correlation component the functions of the received and synchronous reference noise-like signals with an information symbol obtained by determining the sign of the in-phase component of the mutual correlation function, generating reference harmonic signals of each of the symbol frequencies shifted relative to each other by a phase angle π / 2, forming reference code sequences matching in time with the received signal using the time mismatch signal obtained by subtracting the module of the mutual correlation function of the received s channel and the delayed reference signal from the module of the mutual correlation function of the received signal and the leading reference signal, the formation of in-phase and quadrature components of the mutual correlation function of the received and synchronous reference noise-like signals by integrating the results of combining the in-phase and quadrature components of the signal over two frequency channels on an interval equal to the duration of the noise-like signal, followed by the selection of information symbols based on the definition of the sign in phase th component of the mutual correlation function.
RU2006125316/09A 2006-07-13 2006-07-13 Method for receiving noise-like frequency-manipulated signals with continuous phase RU2323536C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006125316/09A RU2323536C1 (en) 2006-07-13 2006-07-13 Method for receiving noise-like frequency-manipulated signals with continuous phase

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006125316/09A RU2323536C1 (en) 2006-07-13 2006-07-13 Method for receiving noise-like frequency-manipulated signals with continuous phase

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006125316A RU2006125316A (en) 2008-01-27
RU2323536C1 true RU2323536C1 (en) 2008-04-27

Family

ID=39109356

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006125316/09A RU2323536C1 (en) 2006-07-13 2006-07-13 Method for receiving noise-like frequency-manipulated signals with continuous phase

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2323536C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2524673C1 (en) * 2013-03-07 2014-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "ИрГТУ") Method of measuring phase shift variations of centre frequency of minimum frequency shift-keyed signals and apparatus for implementing said method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЛЕВИН Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. Кн.2. - М.: Советское радио, 1968, с.394, рис.29. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2524673C1 (en) * 2013-03-07 2014-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "ИрГТУ") Method of measuring phase shift variations of centre frequency of minimum frequency shift-keyed signals and apparatus for implementing said method

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006125316A (en) 2008-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108667484B (en) Instantaneous frequency measurement and demodulation method for incoherent spread spectrum digital transceiver
RU2380831C2 (en) Spread spectrum signal
US7751503B2 (en) Method for acquiring timing and carrier synchronization of offset-QPSK modulated signals
JPH06164544A (en) Sliding correlator
EP2984802A2 (en) Digital radio transmissions
RU2431919C1 (en) Correlation receiver of noise-like signals
CN103414493A (en) General incoherent direct sequence spread spectrum signal tracking method
US6041074A (en) Spread spectrum pulse position modulation system
CN104849732A (en) BOC radio frequency navigation signal tracking method
RU2009127079A (en) METHOD AND DEVICE FOR RECEIVING A RADIO NAVIGATION SIGNAL WITH VOS MODULATION
RU2374776C2 (en) Correlation receiver of noise-like signals with minimum frequency manipulation
RU2307474C1 (en) Method for receipt of noise-like signals with minimal frequency manipulation
RU2323536C1 (en) Method for receiving noise-like frequency-manipulated signals with continuous phase
CN113534207A (en) Navigation enhanced signal tracking method and system of time division system
US4224575A (en) Phase/frequency controlled phase shift keyed signal carrier reconstruction circuit
CN113126134A (en) Design method of satellite navigation BOC signal code tracking loop
CN109743075B (en) Three-ring linkage non-homologous spread spectrum code tracking loop synchronization device and method
RU2099893C1 (en) Relative-phase-modulation correlating signal receiver
CN108957492B (en) L1C/A and L1C combined capturing method of GPS
JPH0271639A (en) System and apparatus for detecting unique word
US20070058752A1 (en) Methods and systems for estimating sampling frequency offset of OFDM symbols
RU2248097C2 (en) Method for transmitting information
RU2357359C2 (en) Device for synchronising receiver of noise-like signals with minimal frequency-shift keying
RU2325041C1 (en) Noise signal frequency tracker
RU2383991C2 (en) Digital phase-locked loop system (versions)

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120714