RU2362273C2 - Method of transmitting information using pseudonoise signals and device to this end - Google Patents
Method of transmitting information using pseudonoise signals and device to this end Download PDFInfo
- Publication number
- RU2362273C2 RU2362273C2 RU2007126507/09A RU2007126507A RU2362273C2 RU 2362273 C2 RU2362273 C2 RU 2362273C2 RU 2007126507/09 A RU2007126507/09 A RU 2007126507/09A RU 2007126507 A RU2007126507 A RU 2007126507A RU 2362273 C2 RU2362273 C2 RU 2362273C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channel
- input
- signal
- communication line
- multipliers
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к технике связи и передачи данных и может использоваться для передачи дискретной информации широкополосным шумоподобным сигналом при низком отношении сигнал-шум в линии связи, в том числе меньшем единицы.The invention relates to communication and data transmission techniques and can be used to transmit discrete information by a broadband noise-like signal with a low signal-to-noise ratio in the communication line, including less than one.
Известны преимущества широкополосных шумоподобных сигналов (ШПС) [Скляр, Бернард. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение, 2-е издание.: Пер. с англ. - М.: Издательский дом "Вильямс", 1403. - 1104 с.: ил. - Парал. тит. англ. 2003]. В распространенных системах связи с ШПС широко используют фазовую модуляцию (ФМ) или фазоразностную модуляцию (ФРМ), как наиболее эффективную с точки зрения помехозащищенности [Окунев Ю.Б. Цифровая передача информации фазоманипулированными сигналами. М.: Радио и связь, 91, - 196 с.]. Приемная часть таких систем работает по принципу коррелятора, в котором вычисляется скалярное произведение принятого сигнала х(t) и некоторого опорного сигнала хon(t):The known advantages of broadband noise-like signals (SHPS) [Sklyar, Bernard. Digital communication. Theoretical Foundations and Practical Application, 2nd Edition .: Per. from English - M.: Williams Publishing House, 1403. - 1104 p.: Ill. - Paral. tit. English 2003]. In common communication systems with SHPS, phase modulation (FM) or phase difference modulation (PRM) is widely used, as the most effective from the point of view of noise immunity [Okunev Yu.B. Digital transmission of information by phase-shifted signals. M .: Radio and communication, 91, - 196 p.]. The receiving part of such systems works according to the principle of a correlator, in which the scalar product of the received signal x (t) and some reference signal x on (t) is calculated:
где Т - длительность передаваемого символа.where T is the duration of the transmitted character.
Различные методы приема и обработки сигналов в корреляционном приемнике, по существу, отличаются способом формирования опорного сигнала хon(t). В принципе, наилучшей чувствительностью обладают схемы когерентного приема, когда хon(t) генерируется в приемнике с помощью специального генератора, однако такой метод требует совершенной синхронизации, которая достигается либо за счет повышения мощности передачи, т.е. по сути, за счет ухудшения той же чувствительности, либо за счет существенного усложнения схемы. Кроме того, система оказывается весьма чувствительной к искажениям формы сигнала в линии связи.The various methods for receiving and processing signals in a correlation receiver essentially differ in the way the reference signal x on (t) is generated. In principle, coherent reception schemes have the best sensitivity when x on (t) is generated in the receiver using a special generator, however, this method requires perfect synchronization, which is achieved either by increasing the transmission power, i.e. in fact, due to the deterioration of the same sensitivity, or due to a significant complication of the circuit. In addition, the system is very sensitive to distortion of the waveform in the communication line.
Задача приема и обработки ШПС во многом упрощается в автокорреляционном приемнике, в котором хon(t) формируют из принятого сигнала х(t) путем его задержки на определенный интервал τ.The task of receiving and processing SHPS is greatly simplified in the autocorrelation receiver, in which x on (t) is formed from the received signal x (t) by delaying it for a certain interval τ.
Известен способ передачи информации с использованием фазоразностной модуляции на передающей стороне и автокорреляционного приема на приемной стороне [А.с. №177471 Рахнович Л.М. Способ детектирования фазоманипулированных сигналов, переданных методом двукратной относительной фазовой манипуляции. М.: ЦНИИПИ, 1966]. Недостатком этого способа является присутствие помех в результатах перемножений, предшествующих интегрированию со сбросом.A known method of transmitting information using phase-difference modulation on the transmitting side and autocorrelation reception on the receiving side [A.S. No. 177471 Rakhnovich L.M. A method for detecting phase-shifted signals transmitted by the method of double relative phase manipulation. M .: TsNIIIPI, 1966]. The disadvantage of this method is the presence of interference in the multiplication results preceding integration with the reset.
Известен способ [патент №2168869, Скрипкин А.А., Щербачев В.А. Способ демодуляции сигналов с относительной фазовой манипуляцией и устройство для его реализации. 2001], в котором устранены дополнительные помехи, возникающие в результатах перемножений, предшествующих интегрированию со сбросом. К недостаткам обоих способов следует отнести невозможность работы с m - мерным алфавитом, а также то, что ошибка в одном принятом символе распространяется на два соседних символа.The known method [patent No. 2168869, Skripkin A.A., Scherbachev V.A. A method of demodulating signals with relative phase shift keying and a device for its implementation. 2001], which eliminated additional interference arising from the multiplication results preceding integration with the reset. The disadvantages of both methods include the impossibility of working with the m - dimensional alphabet, as well as the fact that the error in one received character extends to two adjacent characters.
Известен автокорреляционный способ передачи цифровой информации, получивший название метода Ланге-Мюллера и выбранный в качестве прототипа [Ланге Ф. Корреляционная электроника. Судпромгиз 63. (Способ-прототип)]. В этом способе используется корреляционно-временная модуляция, согласно которой выходной сигнал передатчика формируют как сумму некоторого ШПС s(t) и его задержанной копии s(t-τ), где A known autocorrelation method for transmitting digital information, called the Lange-Muller method and selected as a prototype [Lange F. Correlation electronics. Sudpromgiz 63. (Prototype method)]. In this method, the correlation-time modulation is used, according to which the output signal of the transmitter is formed as the sum of some BPS s (t) and its delayed copy s (t-τ), where
τ - интервал, присвоенный передаваемому символу.τ is the interval assigned to the transmitted character.
Полученный таким образом сигнал s(t)+s(t-τ) передают по линии связи. На приемной стороне этот сигнал задерживают на время τ, а далее пару сигналов s(t)+s(t-τ) и s(t-τ)+s(t-2τ) используют для вычисления автокорреляции:The signal s (t) + s (t-τ) thus obtained is transmitted over the communication line. On the receiving side, this signal is delayed for a time τ, and then a pair of signals s (t) + s (t-τ) and s (t-τ) + s (t-2τ) are used to calculate autocorrelation:
Полученное значение Y(τ) сравнивают с порогом и в случае превышения принимают решение о том, что был передан символ, соответствующий данному τ.The obtained value of Y (τ) is compared with the threshold and, in case of exceeding, a decision is made that a symbol corresponding to this τ has been transmitted.
Сопоставив различным информационным символам разные значения τ, можно распространить вышеописанный способ на передачу символов алфавита требуемой размерности m.By comparing different information symbols with different values of τ, the above method can be extended to the transmission of alphabet symbols of the required dimension m.
Данному способу-прототипу присущ ряд недостатков. Во-первых, в выражении (2) только второе слагаемое дает полезный эффект, тогда как остальные носят характер мешающего шума, причем эта шумовая составляющая никак не связана с посторонними шумами, а порождена самим сигналом. Во-вторых, на приемной стороне используется лишь часть 
Техническим результатом предложенного изобретения является повышение помехоустойчивости за счет исключения помеховых составляющих, порождаемых в способе-прототипе самим сигналом, а также за счет более полного использования энергии принимаемого сигнала.The technical result of the proposed invention is to increase the noise immunity due to the exclusion of interference components generated in the prototype method by the signal itself, as well as due to more complete use of the energy of the received signal.
Технический результат достигается тем, что передаваемый символ аi представляют периодической псевдошумовой последовательностью, полученной путем ni - кратного повторения ШПС, причем период повторения Тi равен 
Далее полученные значения Y(Ti) сравнивают между собой на предмет нахождения максимального значения Y(Ti)max=Y(Тj) и принимают решение о том, что был передан символ aj, соответствующий найденному Тj.Next, the obtained values of Y (T i ) are compared with each other to find the maximum value of Y (T i ) max = Y (T j ) and decide that the character a j corresponding to the found T j was transmitted.
Покажем, что предложенный способ лишен недостатков, отмеченных в способе-прототипе. Действительно, если был передан символ аj, которому соответствует период повторения Тj, то на приемной стороне будет наблюдаться максимум Y(Tj), который примет значение:We show that the proposed method is devoid of the disadvantages noted in the prototype method. Indeed, if the symbol a j was transmitted, which corresponds to the repetition period T j , then on the receiving side there will be a maximum Y (T j ), which will take the value:
Сравнивая выражения (4) и (2), легко видеть, что в предложенном способе не возникает паразитных шумовых составляющих, а энергия принятого сигнала используется практически полностью, если число повторов nj достаточно велико.Comparing expressions (4) and (2), it is easy to see that in the proposed method there are no spurious noise components, and the energy of the received signal is used almost completely if the number of repetitions n j is large enough.
Предложенный способ имеет и другие достоинства. Во-первых, период повторения сложного сигнала является параметром, наименее подверженным влиянию всякого рода искажающих факторов в линии связи. Во-вторых, детектирование периодического сигнала на фоне шума представляет собой техническую задачу, легко решаемую современными вычислительными средствами. В-третьих, предложенный способ позволяет без перенастройки системы связи набрать необходимую энергию символа путем простого увеличения числа повторов ШПС. Наконец, предложенный способ связи легко вписывается в наиболее прогрессивные схемы передачи по линии связи с использованием высокочастотного несущего сигнала, такие как передача с подавленной несущей или даже однополосная передача.The proposed method has other advantages. Firstly, the repetition period of a complex signal is a parameter that is least affected by any kind of distorting factors in the communication line. Secondly, the detection of a periodic signal against a background of noise is a technical problem that can be easily solved by modern computing means. Thirdly, the proposed method allows without reconfiguring the communication system to gain the necessary energy of the symbol by simply increasing the number of repeats SHPS. Finally, the proposed communication method easily fits into the most advanced transmission schemes over the communication line using a high-frequency carrier signal, such as transmission with a suppressed carrier or even single-band transmission.
Существуют устройства связи, реализующие автокорреляционный прием и обработку цифровой информации [А.с. №451166, Щелкунов К.Н., Окунев Ю.Б., Бабель Е.С., Гончаров В.Н. Система связи с фазоразностной модуляцией первого порядка. М.: ЦНИИПИ, 1975; А.с. №543194, Щелкунов К.Н., Бабель Е.С., Гончаров В.Н. Система связи с фазоразностной модуляцией первого порядка. М.: ЦНИИПИ, 1977; Патент №2168869, Скрипкин А.А., Щербачев В.А. Способ демодуляции сигналов с относительной фазовой манипуляцией и устройство для его реализации 2001. (Устройство-прототип)]. Они работают в режиме несущей, начальная фаза которой модулируется цифровым информационным сигналом таким образом, что она меняется от символа к символу, но в пределах длительности одного символа Т остается неизменной. Обычно используют двоичную фазовую манипуляцию со значением фазы 0 и π. Недостатком устройства, описанного в А.с. №451166, является недостаточно высокая помехоустойчивость к аддитивным шумам из-за ухудшения энергетических соотношений в связи с необходимостью обработки лишь половины информационных посылок. Этот недостаток устранен в устройстве, описанном в А.с. №543194, однако в нем присутствуют помехи в результатах перемножений, предшествующих интегрированию со сбросом. Эти помехи устранены в устройстве, описанном в патенте №2168869, которое является наиболее близким к предлагаемому устройству и выбрано нами в качестве прототипа.There are communication devices that implement autocorrelation reception and processing of digital information [A.S. No. 451166, Schelkunov K.N., Okunev Yu.B., Babel E.S., Goncharov V.N. Communication system with phase difference modulation of the first order. M .: TsNIIIPI, 1975; A.S. No. 543194, Schelkunov K.N., Babel E.S., Goncharov V.N. Communication system with phase difference modulation of the first order. M .: TsNIIIPI, 1977; Patent No. 2168869, Skripkin A.A., Scherbachev V.A. A method of demodulating signals with relative phase shift keying and a device for its implementation 2001. (Prototype device)]. They operate in a carrier mode, the initial phase of which is modulated by a digital information signal so that it changes from symbol to symbol, but within the duration of one symbol, T remains unchanged. Usually use binary phase shift keying with a phase value of 0 and π. The disadvantage of the device described in A.S. No. 451166, is not sufficiently high noise immunity to additive noise due to the deterioration of energy ratios due to the need to process only half of information messages. This disadvantage is eliminated in the device described in A.S. No. 543194, however, it contains interference in the results of multiplication prior to integration with the reset. These interference are eliminated in the device described in patent No. 2168869, which is the closest to the proposed device and is selected by us as a prototype.
В этом устройстве передатчик осуществляет фазоразностную манипуляцию первого порядка (ФРМ1), а в приемнике принятый сигнал разлагают с помощью опорного генератора на синфазную и квадратурную составляющие относительно центральной частоты входных сигналов, затем фильтруют эти составляющие в полосе низких частот, после чего подвергают их сдвигу на 
Достоинство устройства-прототипа состоит в том, что оно, во-первых, обеспечивает устойчивость к нестабильности частоты сигнала, а во-вторых, за счет понижения частоты во входной части приемника допускает цифровую обработку принятого сигнала с помощью современного цифрового сигнального процессора (ЦСП).The advantage of the prototype device is that, firstly, it provides stability to the instability of the signal frequency, and secondly, by lowering the frequency in the input part of the receiver, it allows digital processing of the received signal using a modern digital signal processor (DSP).
Недостатком устройства-прототипа является то, что приемник имеет много перемножителей, включенных последовательно, что отрицательно сказывается на динамическом диапазоне, учитывая ограниченные возможности существующих вычислительных средств. Второй недостаток - это то, что ошибка в одном принятом символе распространяется на два соседних символа. Кроме того, устройство-прототип имеет ограниченные функциональные возможности: устройство работает только с двоичными символами и не может быть использовано в случае m - мерного алфавита, а также не может быть непосредственно использовано для предложенного способа кодировки символов путем модуляции периода повторения ШПС.The disadvantage of the prototype device is that the receiver has many multipliers connected in series, which negatively affects the dynamic range, given the limited capabilities of existing computing tools. The second drawback is that the error in one received character extends to two adjacent characters. In addition, the prototype device has limited functionality: the device only works with binary characters and cannot be used in the case of the m - dimensional alphabet, and also cannot be directly used for the proposed method of character encoding by modulating the repetition period of the NPC.
Техническим результатом предложенного устройства является расширение динамического диапазона, повышение устойчивости к искажениям формы сигнала в линии связи, снижение вероятности символьных ошибок, а также расширение функциональных возможностей прототипа: возможность работы с m - мерным алфавитом, возможность использования ШПС, возможность передачи с подавленной несущей или даже однополосной передачи, возможность использования предложенного способа модуляции периода повторения ШПС.The technical result of the proposed device is the expansion of the dynamic range, increasing the resistance to distortion of the waveform in the communication line, reducing the likelihood of symbolic errors, as well as expanding the functionality of the prototype: the ability to work with the m - dimensional alphabet, the possibility of using ShPS, the ability to transmit with a suppressed carrier, or even single-band transmission, the ability to use the proposed method for modulating the repetition period of the NPS
Технический результат достигается тем, что в состав передатчика вводится постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), содержащее псевдослучайную последовательность (ПСП), выход которого через цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) и сглаживающий ФНЧ подключается ко второму входу балансного модулятора, тогда как первый вход балансного модулятора подключен к генератору несущей частоты, а также устройство генерации адреса, тактовый вход которого через делитель частоты подключен к выходу того же генератора несущей частоты, а информационный вход подключен к источнику передаваемых символов, тогда как выход устройства генерации адреса подключен к адресному входу ПЗУ, при этом выход балансного модулятора через устройство согласования подключен к линии связи.The technical result is achieved by the fact that a permanent memory device (ROM) is introduced into the transmitter, which contains a pseudo-random sequence (PSP), the output of which is connected through a digital-to-analog converter (DAC) and a smoothing low-pass filter to the second input of the balanced modulator, while the first input of the balanced modulator connected to a carrier frequency generator, as well as an address generation device, the clock input of which through a frequency divider is connected to the output of the same carrier frequency generator, and the information the input is connected to the source of the transmitted characters, while the output of the address generation device is connected to the address input of the ROM, while the output of the balanced modulator through the matching device is connected to the communication line.
Приемная часть предлагаемого устройства реализуется схемой, содержащей блок согласования с линией связи, где сигнал улавливается из линии связи, усиливается усилителем, снабженным схемой автоматической регулировки усиления (АРУ) и фильтруется от помех, расположенных вне полосы сигнала, выход блока согласования подключен к первым входам двух перемножителей, вторые входы которых подключены к общему опорному генератору, при этом второй вход первого перемножителя связан с опорным генератором непосредственно, а второй вход второго перемножителя через фазовращатель, выход первого перемножителя через последовательно включенные фильтр нижних частот и аналогово-цифровой преобразователь подключен к синфазным входам, а выход второго перемножителя через второй фильтр нижних частот и второй аналогово-цифровой преобразователь - к квадратурным входам m-идентичных по структуре каналов обработки принятого сигнала, каждый из которых содержит четыре перемножителя, два элемента памяти на длительность Тi, сумматор, вычитатель и два интегратора, причем синфазный вход i-го канала подключен непосредственно к первым входам первого и третьего перемножителей канала, квадратурный вход i-го канала подключен непосредственно к первым входам второго и четвертого перемножителей канала, тогда как вторые входы первого и второго перемножителей канала подключены к синфазному входу канала через общий элемент памяти на длительность Ti, а вторые входы третьего и четвертого перемножителей канала подключены к квадратурному входу канала через второй элемент памяти на длительность Тi, выходы первого и четвертого перемножителей канала через сумматор соединены со входом первого интегратора канала, а выходы второго и третьего перемножителя канала через вычитатель соединены со входом второго интегратора канала. Согласно изобретению приемная часть устройства содержит m каналов, настроенных на различные задержки Тi, причем в каждом канале использованы не интеграторы со сбросом, а интеграторы со скользящим окном, выходы интеграторов подключены ко второму сумматору канала через блоки выделения модуля, а выход второго сумматора является выходом i-го канала и подключается к соответствующему входу решающего устройства.The receiving part of the proposed device is implemented by a circuit comprising a matching unit with a communication line, where the signal is picked up from the communication line, amplified by an amplifier equipped with an automatic gain control circuit (AGC) and filtered from interference located outside the signal band, the output of the matching unit is connected to the first inputs of two multipliers, the second inputs of which are connected to a common reference generator, while the second input of the first multiplier is directly connected to the reference generator, and the second input of the second of a resident through a phase shifter, the output of the first multiplier through a series-connected low-pass filter and an analog-to-digital converter is connected to common-mode inputs, and the output of the second multiplier through a second low-pass filter and a second analog-to-digital converter to quadrature inputs of processing channels m-identical in structure signal, each of which includes four multiplier, two memory elements at a duration T i, adder, subtractor and two integrators, with the in-phase input of i-th channel by for prison directly to first inputs of first and third multipliers channel quadrature input i-th channel is directly connected to first inputs of the second and fourth multipliers channel, whereas the second inputs of the first and second multipliers channel connected to in-phase input channel through a common memory element over the duration T i and the second inputs of the third and fourth channel multipliers are connected to the quadrature channel input through the second memory element for the duration T i , the outputs of the first and fourth channel multipliers la through an adder are connected to the input of the first channel integrator, and the outputs of the second and third channel multiplier through a subtracter are connected to the input of the second channel integrator. According to the invention, the receiving part of the device contains m channels tuned for different delays T i , and not integrators with reset, but integrators with a sliding window are used in each channel, the outputs of the integrators are connected to the second adder of the channel through the module selection blocks, and the output of the second adder is an output i-th channel and connected to the corresponding input of the deciding device.
На фиг.1 приведена структурная схема устройства передачи, а на фиг.2 - устройства приема, с помощью которых реализуется предложенный способ передачи информации.Figure 1 shows the structural diagram of a transmission device, and figure 2 - receiving device, with which the proposed method of transmitting information is implemented.
Согласно предлагаемому способу:According to the proposed method:
1. Передаваемый символ аi представляют периодической псевдошумовой последовательностью, полученной путем ni - кратного повторения ШПС, причем период повторения Тi равен 
2. Сформированный таким образом символ передают по линии связи.2. The symbol thus formed is transmitted over the communication line.
3. На приемной стороне сигнал усиливают и фильтруют в нужной полосе частот.3. At the receiving side, the signal is amplified and filtered in the desired frequency band.
4. Для усиленного и отфильтрованного сигнала вычисляют совокупность значений автокорреляции 
5. Полученные значения Y(Ti) сравнивают и находят максимальное из них Y(Ti)max 5. The obtained values of Y (T i ) are compared and find the maximum of them Y (T i ) max
6. Присваивают принятому символу то значение аj, для которого Y(Tj) оказалось максимальным.6. Assign to the received symbol the value of a j for which Y (T j ) turned out to be maximum.
Устройство, реализующее предложенный способ передачи информации, содержит передающую (фиг.1) и приемную часть (фиг.2).A device that implements the proposed method for transmitting information, contains a transmitting (figure 1) and a receiving part (figure 2).
На передающей стороне (см. фиг.1) в состав передатчика вводится постоянное запоминающее устройство 1, содержащее псевдослучайную цифровую последовательность, выход которого через ЦАП 2 и сглаживающий ФНЧ 3 подключается ко второму входу балансного модулятора 4, тогда как первый вход балансного модулятора подключен к генератору несущей частоты 5, а также устройство генерации адреса 6, тактовый вход которого через делитель частоты 7 подключен к выходу того же генератора несущей частоты 5, а информационный вход подключен к источнику передаваемых символов, тогда как выход устройства генерации адреса 6 подключен к адресному входу ПЗУ 1, при этом выход балансного модулятора через устройство согласования 8 подключен к линии связи.On the transmitting side (see Fig. 1), a permanent storage device 1 is introduced into the transmitter, containing a pseudo-random digital sequence, the output of which is connected through the DAC 2 and the smoothing low-pass filter 3 to the second input of the balanced modulator 4, while the first input of the balanced modulator is connected to the generator carrier frequency 5, as well as a device for generating address 6, the clock input of which through a frequency divider 7 is connected to the output of the same generator of carrier frequency 5, and the information input is connected to the source x characters, while the output of the address generation device 6 is connected to the address input of the ROM 1, while the output of the balanced modulator through the matching device 8 is connected to the communication line.
Приемная часть предлагаемого устройства связи реализуется схемой, содержащей блок согласования с линией связи 9, выход которого подключен к первым входам двух перемножителей 10, 11, вторые входы которых подключены к общему опорному генератору 12, при этом второй вход перемножителя 10 связан с опорным генератором непосредственно, а второй вход перемножителя 11 - через фазовращатель 13, выход перемножителя 10 через последовательно включенные ФНЧ 14 и АЦП 15 подключен к синфазным входам, а выход перемножителя 11 через ФНЧ 16 и АЦП 17 - к квадратурным входам m-идентичных по структуре каналов обработки принятого сигнала, каждый из которых содержит два элемента памяти 18, 19 на длительность Тi, четыре перемножителя 20, 21, 22, 23, вычитатель 24, сумматор 25 и два интегратора 26, 27, причем синфазный вход i-го канала подключен непосредственно к первым входам перемножителей 20, 22, квадратурный вход i-го канала подключен непосредственно к первым входам перемножителей 21, 23, тогда как вторые входы перемножителей 12 и 13 подключены к синфазному входу канала через общий элемент памяти 10 на длительность Ti, а вторые входы перемножителей 20 и 21 подключены к квадратурному входу канала через второй элемент памяти 19 на длительность Тi, выходы перемножителей 20 и 23 через сумматор 25 соединены со входом первого интегратора канала 26, а выходы перемножителей 21 и 22 через вычитатель 24 соединены со входом второго интегратора канала 27. Согласно изобретению приемная часть устройства содержит m каналов, настроенных на различные задержки Тi, причем в каждом канале использованы не интеграторы со сбросом, а интеграторы со скользящим окном, выходы интеграторов через блоки выделения модуля 28,29 подключены ко второму сумматору канала 30, а выход сумматора 30 является выходом i-го канала и подключен к соответствующему входу решающего устройства 31.The receiving part of the proposed communication device is implemented by a circuit comprising a matching unit with a communication line 9, the output of which is connected to the first inputs of two multipliers 10, 11, the second inputs of which are connected to a common reference generator 12, while the second input of the multiplier 10 is directly connected to the reference generator, and the second input of the multiplier 11 through the phase shifter 13, the output of the multiplier 10 through the sequentially connected low-pass filter 14 and the ADC 15 is connected to common-mode inputs, and the output of the multiplier 11 through the low-pass filter 16 and the ADC 17 to the quadrature input am m-identical in structure to the channels for processing the received signal, each of which contains two memory elements 18, 19 for a duration T i , four multipliers 20, 21, 22, 23, a subtractor 24, an adder 25, and two integrators 26, 27, and in-phase the input of the i-th channel is connected directly to the first inputs of the multipliers 20, 22, the quadrature input of the i-th channel is connected directly to the first inputs of the multipliers 21, 23, while the second inputs of the multipliers 12 and 13 are connected to the common-mode input of the channel through a common memory element 10 on duration T i, and the second Rin rows of the multipliers 20 and 21 are connected to a quadrature input channel via the second memory element 19 at a duration T i, the outputs of multipliers 20 and 23 through the adder 25 are connected to the input of the first channel integrator 26, and the outputs of multipliers 21 and 22 via the subtractor 24 are connected to the input of the second integrator channel 27. According to the invention, the receiving part of the device contains m channels tuned for different delays T i , and not integrators with reset, but integrators with a sliding window, outputs of integrators through blocks are used in each channel allocations of module 28.29 are connected to the second adder of channel 30, and the output of adder 30 is the output of the ith channel and is connected to the corresponding input of the resolver 31.
Рассмотрим работу блоков устройства при передаче символов. На передающей стороне в ПЗУ 1 хранится псевдослучайная цифровая последовательность. Информационный символ аi, подлежащий передаче, подается на вход устройства генерации адреса 6, которое считывает из ПЗУ 1 фрагмент ПСП соответствующей длины, причем осуществляет повторное считывание этого фрагмента соответствующее число раз ni.Consider the operation of the device blocks in the transmission of characters. On the transmitting side, a pseudo-random digital sequence is stored in ROM 1. The information symbol a i to be transmitted is fed to the input of the address generating device 6, which reads from the ROM 1 a fragment of the memory bandwidth of the corresponding length, and re-reads this fragment the corresponding number of times n i .
Работа устройства генерации адреса 6 тактируется через делитель частоты 7 самим генератором несущей 5, тем самым обеспечивается целое число периодов несущей частоты f0 на периоде повторения расширяющего ШПС Тi.The operation of the address generating device 6 is clocked through the frequency divider 7 by the carrier generator 5 itself, thereby providing an integer number of carrier frequency periods f 0 during the repetition period of the expanding BSS T i .
Цифровой ШПС с выхода ПЗУ преобразуется в аналоговую форму с помощью ЦАП 2, фильтруется сглаживающим ФНЧ 3 и поступает на второй вход балансного модулятора 4, на первый вход которого подается колебание несущей частоты с того же генератора 5. Таким образом, сигнал на выходе балансного модулятора имеет вид:The digital BSS from the output of the ROM is converted into analog form using the DAC 2, filtered by a smoothing low-pass filter 3 and fed to the second input of the balanced modulator 4, the first input of which is supplied with a carrier frequency oscillation from the same generator 5. Thus, the signal at the output of the balanced modulator has view:
где A(t) - периодическая псевдошумовая последовательность с периодом Тi. Этот сигнал передается в линию связи через устройство согласования с линией связи 8.where A (t) is a periodic pseudo-noise sequence with a period T i . This signal is transmitted to the communication line through the device matching with the communication line 8.
При прохождении по линии связи сигнал может испытать искажения, поэтому сигнал на входе приемника имеет вид:When passing through the communication line, the signal may experience distortion, so the signal at the input of the receiver has the form:
где B(t) в общем случае отлично от A(t). Важно, однако, то что B(t) сохраняет ту же периодичность.where B (t) is generally different from A (t). It is important, however, that B (t) retains the same periodicity.
Поскольку начальная фаза φ при автокорреляционном приеме не играет роли, будем полагать ее для простоты дальнейших выкладок равной нулю.Since the initial phase φ does not play a role in autocorrelation reception, we assume that it is equal to zero for simplicity of further calculations.
На приемной стороне сигнал (6) проходит через устройство согласования с линией связи 9, в котором фильтруются помехи, расположенные вне полосы сигнала, а рабочая полоса усиливается усилителем с АРУ. Затем сигнал попадает на аналоговые перемножители 10, 11. На вторые входы перемножителей приходят колебания, формируемые генератором 12 и фазосдвигающей цепью 13. Частота колебаний приблизительно равна ω0, а фаза сдвинута на четверть периода колебаний, относительно друг друга:At the receiving side, the signal (6) passes through a matching device with a communication line 9, in which the noise located outside the signal band is filtered, and the working band is amplified by an amplifier with AGC. Then the signal goes to the analog multipliers 10, 11. At the second inputs of the multipliers, oscillations are generated by the generator 12 and the phase-shifting circuit 13. The oscillation frequency is approximately equal to ω 0 , and the phase is shifted by a quarter of the oscillation period, relative to each other:
2cos(ω0+Δω))t2cos (ω 0 + Δω)) t
2sin(ω0+Δω))t2sin (ω 0 + Δω)) t
Δω - разница между несущей частотой и частотой опорного генератора.Δω is the difference between the carrier frequency and the frequency of the reference oscillator.
На выходе перемножителей 10, 11 получаем следующие сигналы:At the output of multipliers 10, 11 we obtain the following signals:
Далее блоки 14, 16 аналоговых фильтров отфильтровывают колебания с удвоенной частотой, и на их выходах сигналы можно записать как:Next, the blocks 14, 16 of the analog filters filter out vibrations with a double frequency, and at their outputs the signals can be written as:
B(t)cosΔωtB (t) cosΔωt
С выхода ФНЧ 14, 16 сигналы приходят на АЦП 15, 17, где преобразуются в цифровую форму, и дальнейшая обработка происходит в цифровом виде. Оцифрованные сигналы (8) поступают на входы m одинаковых по структуре каналов автокорреляционного приема, каждый из которых настроен на свою длительность задержки Тi.From the output of the low-pass filter 14, 16, the signals arrive at the ADC 15, 17, where they are converted to digital form, and further processing takes place digitally. The digitized signals (8) are fed to the inputs of m autocorrelation reception channels of the same structure, each of which is configured for its delay time T i .
Сигналы (8), поступившие в канал, задерживаются в нем с помощью элементов памяти 18, 19, а затем полученные две пары сигналов (прямые и задержанные) подаются на входы перемножителей 20-23. Все дальнейшие выражения относятся к каналу, настроенному на переданный символ аi.The signals (8) received by the channel are delayed in it using memory elements 18, 19, and then the received two pairs of signals (direct and delayed) are fed to the inputs of multipliers 20-23. All further expressions refer to the channel tuned to the transmitted character a i .
на 20at 20
на 21at 21
на 22at 22
на 23at 23
После суммирования и вычитания соответствующими блоками 25, 24 получимAfter summing and subtracting the corresponding blocks 25, 24 we get
В следующих блоках 26, 27 происходит интегрирование полученных результатов за время (T-Тi):In the following blocks 26, 27, the results are integrated over time (T-T i ):
где ES - энергия символа.where E S is the energy of the symbol.
Блоки 28, 29 выполняют операцию нахождения модуля, а блок 30 суммирует значения модулей. Выходной сигнал блока 30 Y(Ti) является результатом обработки принятого символа i-м каналом. Если учесть что ЕS, характеризующая энергию, всегда положительна, можно записать:Blocks 28, 29 perform the operation of finding the module, and block 30 summarizes the values of the modules. The output signal of the block 30 Y (T i ) is the result of processing the received symbol by the i-th channel. If we take into account that Е S , characterizing energy, is always positive, we can write:
то есть на выходе канала, настроенного на символ аi, результат обработки равен энергии сигнала, умноженной на периодическую функцию, минимальное значение которой равно 1, а максимальное 
Выходы всех каналов подключены ко входам решающего устройства 31, которое сравнивает все Y(Ti) между собой и присваивает принятому символу то значение аj, которое соответствует каналу с максимальным откликом.The outputs of all channels are connected to the inputs of the resolver 31, which compares all Y (T i ) with each other and assigns to the received symbol the value of a j that corresponds to the channel with the maximum response.
Для обеспечения тактовой синхронизации, решающему устройству необходимо знать значение автокорреляционной функции Y(Ti) в каждый момент времени. Это обеспечивается применением интеграторов со скользящим окном, что значительно упрощает решение задачи тактовой синхронизации.To ensure clock synchronization, the solving device needs to know the value of the autocorrelation function Y (T i ) at each time point. This is ensured by the use of integrators with a sliding window, which greatly simplifies the solution of the clock synchronization problem.
На момент подачи заявки реализована модель устройства, выполняющего передачу сигнала, модулированного информационной последовательностью по предложенному способу в линию связи и устройство приема и демодуляции этого сигнала из линии связи, причем алгоритм, следующий после блоков 15 и 17, реализован в цифровом виде в среде MATLAB. Эксперименты подтвердили повышение помехоустойчивости по сравнению с методом Ланге-Мюллера, а также инвариантность способа передачи данных к смещению частоты несущей, возможность работы с отношением сигнал-шум в линии связи меньше единицы.At the time of filing an application, a model of a device that transmits a signal modulated by an information sequence according to the proposed method to a communication line and a device for receiving and demodulating this signal from the communication line, the algorithm following the blocks 15 and 17, is implemented in digital form in the MATLAB environment. The experiments confirmed an increase in noise immunity compared to the Lange-Muller method, as well as the invariance of the data transmission method to the carrier frequency offset, the ability to work with the signal-to-noise ratio in the communication line is less than unity.
Источники информацииInformation sources
1. Скляр, Бернард. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение, 2-е издание.: Пер. с англ. - М.: Издательский дом "Вильямс", 1403. - 1104 с.: ил. - Парал. тит. англ. 2003.1. Sklyar, Bernard. Digital communication. Theoretical Foundations and Practical Application, 2nd Edition .: Per. from English - M.: Williams Publishing House, 1403. - 1104 p.: Ill. - Paral. tit. English 2003.
2. Окунев Ю.Б. Цифровая передача информации фазоманипулированными сигналами. М.: Радио и связь, 91, - 196 с.2. Okunev Yu.B. Digital transmission of information by phase-shifted signals. M .: Radio and communication, 91, - 196 p.
3. А.с. №177471, Рахнович Л.М. Способ детектирования фазоманипулированных сигналов, переданных методом двукратной относительной фазовой манипуляции. М.: ЦНИИПИ, 1966.3. A.S. No. 177471, Rakhnovich L.M. A method for detecting phase-shifted signals transmitted by the method of double relative phase manipulation. M .: TsNIIIPI, 1966.
4. Патент №2168869, Скрипкин А.А., Щербачев В.А. Способ демодуляции сигналов с относительной фазовой манипуляцией и устройство для его реализации, 2001. (Устройство-прототип).4. Patent No. 2168869, Skripkin A.A., Scherbachev V.A. A method for demodulating signals with relative phase shift keying and a device for its implementation, 2001. (Prototype device).
5. Ланге Ф. Корреляционная электроника. Судпромгиз 63. (Способ-прототип).5. Lange F. Correlation Electronics. Sudpromgiz 63. (Prototype method).
6. А.с. №451166, Щелкунов К.Н., Окунев Ю.Б., Бабель Е.С., Гончаров В.Н. Система связи с фазоразностной модуляцией первого порядка. М.: ЦНИИПИ, 1975.6. A.S. No. 451166, Schelkunov K.N., Okunev Yu.B., Babel E.S., Goncharov V.N. Communication system with phase difference modulation of the first order. M .: TsNIIIPI, 1975.
7. А.с. №543194, Щелкунов К.Н., Бабель Е.С., Гончаров В.Н. Система связи с фазоразностной модуляцией первого порядка. М.: ЦНИИПИ, 1977.7. A.S. No. 543194, Schelkunov K.N., Babel E.S., Goncharov V.N. Communication system with phase difference modulation of the first order. M .: TsNIIIPI, 1977.
Claims (2)
каждый из каналов содержит четыре перемножителя, два элемента памяти, сумматор, вычитатель и два интегратора, причем синфазный вход i-го канала подключен непосредственно к первым входам первого и третьего перемножителей канала, квадратурный вход i-го канала подключен непосредственно к первым входам второго и четвертого перемножителя канала, тогда как вторые входы первого и второго перемножителя канала подключены к синфазному входу канала через общий элемент памяти на длительность Тi, а вторые входы третьего и четвертого перемножителей канала подключены к квадратурному входу канала через второй общий элемент памяти на длительность Тi, выходы первого и четвертого перемножителей канала через сумматор соединены со входом первого интегратора канала, а выходы второго и третьего перемножителей канала через вычитатель соединены со входом второго интегратора канала, отличающееся тем, что в состав передатчика вводится постоянное запоминающее устройство, выход которого через цифроаналоговый преобразователь и сглаживающий фильтр нижних частот подключается ко второму входу балансного модулятора, а также устройство генерации адреса, тактовый вход которого через делитель частоты подключен к выходу генератора несущей частоты, а в приемнике в каждом канале использованы интеграторы со скользящим окном, выходы интеграторов канала подключены ко второму сумматору канала через блоки выделения модуля, а выход второго сумматора канала подключен к соответствующему входу решающего устройства. 2. A device for transmitting information using noise-like signals, consisting of a transmitter, a communication line and a receiver, in which the transmitter contains a carrier frequency generator, a balanced modulator, a matching device with a communication line, and the output of the balanced modulator is connected to the communication line through a matching device with a communication line , the first input of the balanced modulator is connected to the output of the carrier frequency generator, while the receiver contains a second matching device with a communication line, the output of which is connected to the first inputs of the multipliers, the second inputs of which are connected to a common reference oscillator, with the second input of the first multiplier connected directly to the reference generator, and the second input of the second multiplier connected through a phase shifter, the output of the first multiplier through a low-pass filter connected in series and an analog-to-digital converter inputs, and the output of the second multiplier through the second low-pass filter and the second analog-to-digital converter is connected to quadrature inputs m-identical in the channel of the processing of the received signal, the outputs of which are connected to the resolver, while
each channel contains four multipliers, two memory elements, an adder, a subtractor and two integrators, the in-phase input of the i-th channel connected directly to the first inputs of the first and third channel multipliers, the quadrature input of the i-channel connected directly to the first inputs of the second and fourth channel multiplier, while the second inputs of the first and second channel multiplier are connected to the common-mode channel input through a common memory element for the duration T i , and the second inputs of the third and fourth multipliers the channel is connected to the quadrature channel input through the second common memory element for the duration T i , the outputs of the first and fourth channel multipliers through the adder are connected to the input of the first channel integrator, and the outputs of the second and third channel multipliers through the subtractor are connected to the input of the second channel integrator, characterized in that a permanent storage device is introduced into the transmitter, the output of which is connected to the second input through a digital-to-analog converter and a smoothing low-pass filter a balanced modulator, as well as an address generation device, the clock input of which through a frequency divider is connected to the output of the carrier frequency generator, and integrators with a sliding window are used in the receiver in each channel, the outputs of the channel integrators are connected to the second channel adder through the module selection blocks, and the output of the second the channel adder is connected to the corresponding input of the deciding device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007126507/09A RU2362273C2 (en) | 2007-07-11 | 2007-07-11 | Method of transmitting information using pseudonoise signals and device to this end |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007126507/09A RU2362273C2 (en) | 2007-07-11 | 2007-07-11 | Method of transmitting information using pseudonoise signals and device to this end |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007126507A RU2007126507A (en) | 2009-01-20 |
| RU2362273C2 true RU2362273C2 (en) | 2009-07-20 |
Family
ID=40375641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007126507/09A RU2362273C2 (en) | 2007-07-11 | 2007-07-11 | Method of transmitting information using pseudonoise signals and device to this end |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2362273C2 (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2475861C1 (en) * | 2011-07-29 | 2013-02-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" (ФГУП "ГКНПЦ им. М.В. Хруничева") | Method of transmitting information and device for realising said method |
| RU2549188C1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-04-20 | Открытое акционерное общество "Камчатский гидрофизический институт" (ОАО "КГФИ") | Method of transmitting information in communication system with noise-like signals |
| RU2595565C1 (en) * | 2015-03-03 | 2016-08-27 | ОАО "Концерн "Орион" | Method of autocorrelation receiving noise-like signals |
| RU2617122C1 (en) * | 2016-04-21 | 2017-04-21 | Акционерное общество "Акустический институт имени академика Н.Н. Андреева" | Method of the information transmission in the digital communication system with noise-like signals |
| RU2665269C1 (en) * | 2017-04-24 | 2018-08-28 | Акционерное общество "Акустический институт имени академика Н.Н. Андреева" | Method of suppression of multiple- access interference in the digital communication system |
| RU2713384C1 (en) * | 2018-12-07 | 2020-02-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владивостокский государственный университет экономики и сервиса" (ВГУЭС) | Method of transmitting information using broadband signals |
| RU2734699C1 (en) * | 2020-05-26 | 2020-10-22 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) | Method of transmitting information using broadband signals |
| RU2794517C1 (en) * | 2022-01-11 | 2023-04-19 | Юрий Васильевич Чепруков | Discrete message transmission method and system for its implementation |
-
2007
- 2007-07-11 RU RU2007126507/09A patent/RU2362273C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2475861C1 (en) * | 2011-07-29 | 2013-02-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" (ФГУП "ГКНПЦ им. М.В. Хруничева") | Method of transmitting information and device for realising said method |
| RU2549188C1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-04-20 | Открытое акционерное общество "Камчатский гидрофизический институт" (ОАО "КГФИ") | Method of transmitting information in communication system with noise-like signals |
| RU2595565C1 (en) * | 2015-03-03 | 2016-08-27 | ОАО "Концерн "Орион" | Method of autocorrelation receiving noise-like signals |
| RU2617122C1 (en) * | 2016-04-21 | 2017-04-21 | Акционерное общество "Акустический институт имени академика Н.Н. Андреева" | Method of the information transmission in the digital communication system with noise-like signals |
| RU2665269C1 (en) * | 2017-04-24 | 2018-08-28 | Акционерное общество "Акустический институт имени академика Н.Н. Андреева" | Method of suppression of multiple- access interference in the digital communication system |
| RU2713384C1 (en) * | 2018-12-07 | 2020-02-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владивостокский государственный университет экономики и сервиса" (ВГУЭС) | Method of transmitting information using broadband signals |
| RU2734699C1 (en) * | 2020-05-26 | 2020-10-22 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) | Method of transmitting information using broadband signals |
| RU2794517C1 (en) * | 2022-01-11 | 2023-04-19 | Юрий Васильевич Чепруков | Discrete message transmission method and system for its implementation |
| RU2816580C1 (en) * | 2022-12-20 | 2024-04-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владивостокский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВВГУ") | Method of transmitting discrete information using broadband signals |
| RU2817303C1 (en) * | 2023-11-13 | 2024-04-15 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method of packet data transmission with noise-like phase-shift keyed signals |
| RU2817400C1 (en) * | 2023-11-14 | 2024-04-16 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method of packet data transmission with noise-like signals |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007126507A (en) | 2009-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2362273C2 (en) | Method of transmitting information using pseudonoise signals and device to this end | |
| US8040937B2 (en) | Selective noise cancellation of a spread spectrum signal | |
| US7564400B2 (en) | Spread spectrum radar apparatus | |
| US8090033B2 (en) | Differential orthogonal modulation method and apparatus using repetition time interval difference of chirp signal | |
| US7068715B2 (en) | Ultra-wideband communications system and method using a delay hopped, continuous noise transmitted reference | |
| US9379925B2 (en) | Transpositional modulation systems and methods | |
| AU2014232378A1 (en) | Transpositional modulation systems, methods and devices | |
| Nowsheen et al. | Design of a high frequency FPGA acoustic modem for underwater communication | |
| WO2007052355A1 (en) | Method of acquiring initial synchronization in impulse wireless communication and receiver | |
| EP2974019A1 (en) | Transpositional modulation systems and methods | |
| RU2628427C2 (en) | Digital signals demodulator with quadrature amplitude manipulation | |
| JP5309135B2 (en) | Method for transmitting and receiving quadrature amplitude modulation signals, system for performing the same, machine readable medium, and use of methods for synchronizing reception of quadrature amplitude modulation signals | |
| RU2731681C1 (en) | Method of forming noise-like phase-shift keyed signals | |
| JP3179554B2 (en) | Spread spectrum communication system | |
| RU2801873C1 (en) | Method for forming noise-like signals | |
| RU2633183C1 (en) | Digital coherent demodulator of signals with binary phase manipulation | |
| RU2776968C1 (en) | Digital signal demodulator with multiple phase shift keying | |
| RU2781271C1 (en) | Amplitude shift keying demodulator | |
| JP3033374B2 (en) | Data transceiver | |
| RU2817400C1 (en) | Method of packet data transmission with noise-like signals | |
| RU2790140C1 (en) | Digital signal demodulator with two-level amplitude-phase shift keying and relative symbol amplitude estimation | |
| RU2817303C1 (en) | Method of packet data transmission with noise-like phase-shift keyed signals | |
| RU2435323C2 (en) | Method to transfer information by means of noise-like signals | |
| RU2423798C1 (en) | Clock synchronisation device | |
| RU2801461C1 (en) | Method for forming noise-like phase-keyed signals |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090712 |