RU2420005C1 - Method to search for noise-like signals with minimum frequency manipulation - Google Patents
Method to search for noise-like signals with minimum frequency manipulation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2420005C1 RU2420005C1 RU2009135178/09A RU2009135178A RU2420005C1 RU 2420005 C1 RU2420005 C1 RU 2420005C1 RU 2009135178/09 A RU2009135178/09 A RU 2009135178/09A RU 2009135178 A RU2009135178 A RU 2009135178A RU 2420005 C1 RU2420005 C1 RU 2420005C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- quadrature
- signal
- noise
- samples
- signals
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в системах радионавигации и радиосвязи для кодовой синхронизации приемников шумоподобных сигналов с минимальной частотной манипуляцией.The invention relates to the field of radio engineering and can be used in radio navigation and radio communication systems for code synchronization of receivers of noise-like signals with minimal frequency manipulation.
Известен способ параллельного поиска шумоподобных сигналов по времени запаздывания [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), с.99 (рис.4.6)], заключающийся в перемножении принятого сигнала с N парами опорных шумоподобных сигналов, являющихся квадратурными копиями принятого сигнала для N дискретных значений времени запаздывания, интегрировании результатов перемножения в 2N квадратурных каналах на интервале, равном длительности шумоподобного сигнала, выделении N значений модуля взаимной корреляционной функции (ВКФ) и выборе в качестве оценки времени запаздывания значения задержки опорного сигнала в канале с максимальным значением ВКФ.A known method for the parallel search for noise-like signals by the delay time [Radio systems / Yu.P. Grishin, V.P. Ipatov, Yu.M. Kazarinov and others; under the editorship of Yu.M. Kazarinova. - M .: higher. шк., 1990, p.64 (Fig.3.16), p.99 (Fig.4.6)], which consists in multiplying the received signal with N pairs of reference noise-like signals, which are quadrature copies of the received signal for N discrete values of the delay time, integrating the results multiplying in 2N quadrature channels on an interval equal to the duration of a noise-like signal, extracting N values of the cross-correlation function (VCF) module and choosing the delay signal for the reference signal in the channel with the maximum VCF value as an estimate of the delay time.
Способ поиска обеспечивает потенциально достижимую помехоустойчивость, минимально возможное время поиска, однако трудно реализуем при числе каналов N>>1.The search method provides a potentially achievable noise immunity, the shortest possible search time, but it is difficult to implement when the number of channels is N >> 1.
Известен способ быстрого поиска шумоподобного сигнала (ШПС) [патент RU №2206180, МКИ H04L 7/10, опубл. 10.06.2003], заключающийся в последовательной оценке символов псевдослучайной последовательности (ПСП), позволяющий по любому неискаженному сегменту ПСП длиной в m символов синтезировать в приемном устройстве сигнал с требуемой задержкой. В регистр опорного генератора ШПС корреляционного накопителя записывают m оценок принятых двоичных символов псевдослучайной последовательности и затем проверяют принадлежность данной m-значной комбинации символов искомому шумоподобному сигналу. Если принятая m-значная комбинация символов не принадлежит шумоподобному сигналу (ложная тревога), то регистр обнуляется и вновь заполняется очередными оценками символов псевдослучайной последовательности искомого шумоподобного сигнала для последующей проверки с помощью корреляционного накопителя.A known method for the rapid search for noise-like signal (SHPS) [patent RU No. 2206180, MKI H04L 7/10, publ. 06/10/2003], which consists in sequentially evaluating the characters of a pseudorandom sequence (PSP), which allows one to synthesize a signal with the required delay in any receiving unit of a PSP with a length of m characters. M estimates of the received binary symbols of the pseudo-random sequence are recorded in the register of the reference generator of the NPS of the correlation storage and then the affiliation of this m-valued combination of symbols with the desired noise-like signal is checked. If the received m-digit combination of characters does not belong to a noise-like signal (false alarm), then the register is reset and filled again with the next character estimates of the pseudorandom sequence of the desired noise-like signal for subsequent verification using a correlation accumulator.
Способ быстрого поиска обеспечивает сокращение времени поиска ШПС, но только при достаточно большом отношении сигнал/шум для элемента ШПС.The quick search method provides a reduction in the time of searching for BSS, but only with a sufficiently large signal-to-noise ratio for the BSC element.
Известен способ циклического поиска шумоподобных сигналов [Е.П.Петров, Д.Е.Прозоров, И.Е.Петров, А.В.Смирнов. Быстрый поиск шумоподобных сигналов / Успехи современной радиоэлектроники, 2008, №8, с.47-48], заключающийся в разделении входного сигнала на квадратурные составляющие путем перемножения входного сигнала с опорными гармоническими сигналами несущей частоты, сдвинутыми друг относительно друга на фазовый угол π/2. Формируют в каждом квадратурном канале на каждом цикле поиска функции взаимной корреляции принятого и опорного шумоподобных сигналов. Выделяют на каждом цикле модуль функции взаимной корреляции и производят сравнение значения модуля функции взаимной корреляции с порогом обнаружения. По результатам сравнения принимают решение о наличии или отсутствии наличия шумоподобного сигнала.A known method of the cyclical search for noise-like signals [E.P. Petrov, D.E. Prozorov, I.E. Petrov, A.V. Smirnov. A quick search for noise-like signals / Advances in Modern Electronics, 2008, No. 8, pp. 47-48], which consists in dividing the input signal into quadrature components by multiplying the input signal with reference harmonic carrier signals shifted relative to each other by the phase angle π / 2 . Form in each quadrature channel on each search cycle, the functions of mutual correlation of the received and reference noise-like signals. On each cycle, the cross-correlation function module is isolated and the cross-correlation function module value is compared with the detection threshold. Based on the results of the comparison, a decision is made about the presence or absence of a noise-like signal.
Недостатком известного способа является значительное время поиска при большой базе шумоподобного сигнала (длине псевдослучайной последовательности N>>1), обусловленное необходимостью многократного повторения процедуры поиска.The disadvantage of this method is the significant search time with a large base noise-like signal (pseudo-random sequence length N >> 1), due to the need for repeated repetition of the search procedure.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является способ поиска шумоподобных сигналов с минимальной частотной манипуляцией [патент RU №2353064, МКИ H04L 27/14, опубл. 20.04.2009], заключающийся в том, что на каждом цикле поиска осуществляют разделение входного шумоподобного сигнала на квадратурные составляющие, дискретизацию, оцифровку и интегрирование квадратурных составляющих на тактовых интервалах, в m раз меньших длительности элемента кодовой последовательности. Разделение входного шумоподобного сигнала осуществляют путем его перемножения с опорными гармоническими сигналами несущей частоты, сдвинутыми друг относительно друга на фазовый угол π/2. Результаты интегрирования запоминают на время, равное длительности элемента кодовой последовательности, в течение которого их перемножают с отсчетами соответствующих опорных шумоподобных сигналов, формируемых с частотой, в М раз большей тактовой частоты кодовой последовательности входного сигнала. При этом за время, равное периоду повторения кодовой последовательности, формируют М значений модуля функции взаимной корреляции, которые затем накапливают на интервале, равном фиксированному числу периодов повторения кодовой последовательности. Решение о значении времени запаздывания входного сигнала принимают путем выбора максимального из М значений накопленных модулей функции взаимной корреляции, запоминания максимального значения, его адреса и номера цикла и повторения процедуры поиска фиксированное число раз со сдвигом на М элементов последовательности при переходе на каждый последующий цикл поиска.The closest technical solution to the claimed invention is a method of searching for noise-like signals with minimal frequency manipulation [patent RU No. 2353064, MKI H04L 27/14, publ. 04/20/2009], which consists in the fact that at each search cycle, the input noise-like signal is divided into quadrature components, sampling, digitizing and integrating the quadrature components at clock intervals m times shorter than the length of the code sequence element. Separation of the input noise-like signal is carried out by multiplying it with reference harmonic signals of the carrier frequency, shifted relative to each other by the phase angle π / 2. The integration results are stored for a time equal to the duration of the code sequence element, during which they are multiplied with samples of the corresponding reference noise-like signals generated with a frequency M times the clock frequency of the input signal code sequence. Moreover, for a time equal to the repetition period of the code sequence, M values of the cross-correlation function module are generated, which are then accumulated over an interval equal to a fixed number of repetition periods of the code sequence. The decision on the value of the delay time of the input signal is made by choosing the maximum of the M values of the accumulated modules of the cross-correlation function, remembering the maximum value, its address and cycle number and repeating the search procedure a fixed number of times with a shift by M elements of the sequence during the transition to each subsequent search cycle.
Недостатком известного способа является значительное время поиска при большой базе шумоподобного сигнала (длине псевдослучайной последовательности N>>1), обусловленное необходимостью многократного повторения процедуры поиска.The disadvantage of this method is the significant search time with a large base noise-like signal (pseudo-random sequence length N >> 1), due to the need for repeated repetition of the search procedure.
Предлагаемое изобретение решает задачу сокращения времени поиска шумоподобного сигнала с минимальной частотной манипуляцией при высокой помехоустойчивости и малых аппаратурных затратах.The present invention solves the problem of reducing the time to search for a noise-like signal with minimal frequency manipulation with high noise immunity and low hardware costs.
Поставленная задача решается тем, что в способе поиска шумоподобных сигналов с минимальной частотной манипуляцией, заключающемся в том, что осуществляется разделение входного сигнала на квадратурные составляющие путем перемножения входного сигнала с опорными гармоническими сигналами несущей частоты, сдвинутыми друг относительно друга на фазовый угол π/2, формирование в каждом квадратурном канале на каждом цикле поиска значения функции взаимной корреляции входного и опорного шумоподобных сигналов, выделение модуля функции взаимной корреляции, согласно изобретению на каждом цикле поиска осуществляют накопление отсчетов квадратурных составляющих входного шумоподобного сигнала на тактовых интервалах, равных половине длительности элемента кодовой последовательности, запоминают на время, равное n периодов повторения входного шумоподобного сигнала, результаты накопления квадратурных составляющих входного шумоподобного сигнала, формируют 4N отсчетов квадратурных компонент входного шумоподобного сигнала z1k и z2k, формируют 4N отсчетов квадратурных опорных видеосигналов Ik=cosΘ(tk) и Qk=sinΘ(tk) при фиксированном времени задержки элемента кодовой последовательности tk, производят знаковую двухступенчатую аппроксимацию формы квадратурных опорных видеосигналов Ik и Qk, причем отсчеты квадратурных опорных видеосигналов при знаковой двухступенчатой аппроксимации равны Ik=(±а1, ±а2) и Qk=(±a2, ±a1), где а1 и а2 - весовые коэффициенты, на каждом цикле поиска в каждом квадратурном канале осуществляют перемножение отсчетов квадратурных компонент входного шумоподобного сигнала z1k и z2k с отсчетами аппроксимированных квадратурных опорных видеосигналов Ik=(±а1, ±а2) и Qk=(±a2, ±a1), попарно объединяют результаты перемножения квадратурных компонент z1k и z2k с отсчетами аппроксимированных квадратурных опорных видеосигналов Ik=(±а1, ±а2) и Qk=(±a2, ±a1), вычисляют 2N отсчетов квадратурных составляющих функции взаимной корреляции путем интегрирования объединенных результатов перемножения при фиксированной задержке элемента кодовой последовательности tk, выделяют N значений модуля функции взаимной корреляции, определяют значение задержки элемента кодовой последовательности, соответствующее максимальному значению модуля функции взаимной корреляции, используют найденное значение задержки кодовой последовательности для установки генератора кода в состояние синхронизма с принятым шумоподобным сигналом с минимальной частотной манипуляцией.The problem is solved in that in a method for searching for noise-like signals with minimal frequency manipulation, which consists in dividing the input signal into quadrature components by multiplying the input signal with reference harmonic signals of the carrier frequency, shifted relative to each other by the phase angle π / 2, the formation in each quadrature channel on each search cycle of the value of the cross-correlation function of the input and reference noise-like signals, the allocation of the module of the mutual function According to the invention, in each search cycle, samples of the quadrature components of the input noise-like signal are accumulated at clock intervals equal to half the duration of the code sequence element, they are stored for a time equal to n repetition periods of the input noise-like signal, the results of the accumulation of quadrature components of the input noise-like signal, form 4N samples quadrature components of the input spread-spectrum signal z 1k and z 2k, form a 4N samples of quadrature reference videosig als I k = cosΘ (t k) and Q k = sinΘ (t k) for a fixed time delay element code t k sequences produce symbolic two-stage approximation of the shape of the quadrature reference video signals I k and Q k, where samples of quadrature reference video signal with the sign two- the approximations are equal to I k = (± a 1 , ± a 2 ) and Q k = (± a 2 , ± a 1 ), where a 1 and a 2 are weight coefficients, on each search cycle in each quadrature channel multiply quadrature readings a noise-like signal component of the input z 1k and z 2k samples are approximated with en quadrature reference video I k = (± a 1, ± a 2) and Q k = (± a 2, ± a 1) pairwise combined results of multiplying the quadrature component z 1k and z 2k with samples approximated quadrature reference video I k = (± a 1 , ± a 2 ) and Q k = (± a 2 , ± a 1 ), 2N samples of quadrature components of the cross-correlation function are calculated by integrating the combined multiplication results for a fixed delay of the code sequence element t k , N values of the function module are extracted cross-correlation, determine the value of the delay element code sequence corresponding to the maximum value of the mutual correlation functions of the module, the value found using delay code sequence for setting a condition code generator synchronism with the received spread spectrum signal with minimum shift keying.
На фиг.1 приведен вариант схемы устройства, реализующего заявляемый способ поиска шумоподобных сигналов с минимальной частотной манипуляцией, а на фиг.2 - схема блока декодирования для данного устройства.Figure 1 shows a variant of the circuit of a device that implements the inventive method of searching for noise-like signals with minimal frequency manipulation, and figure 2 is a diagram of a decoding unit for this device.
Устройство для реализации способа поиска шумоподобных сигналов с минимальной частотной манипуляцией содержит блок поэлементной обработки 1, соединенный с блоком 6 декодирования. Блок поэлементной обработки 1 включает в себя входные перемножители 21 и 22, сигнальные входы которых объединены, а опорные входы подключены к соответствующему выходу опорного генератора 5. К выходам первого и второго перемножителей 21 и 22 подключены сигнальные входы соответственно первого и второго накапливающих сумматоров 31 и 32, выходы которых соединены с информационными входами первого и второго оперативных запоминающих устройств 41 и 42 соответственно. Тактируемые входы оперативных запоминающих устройств 41 и 42 соединены с соответствующими выходами тактового генератора 12 (на фиг.1 не показано). Выходы запоминающих устройств 41 и 42 соединены соответственно с сигнальными входами третьего и четвертого накапливающих сумматоров 33 и 34, опорные входы которых подключены к соответствующим информационным выходам блока хранения данных 16.A device for implementing a method for searching for noise-like signals with minimal frequency manipulation comprises a
Блок 6 декодирования (см. фиг.2) состоит из седьмого и восьмого, девятого и десятого перемножителей 27 и 28, 29 и 210, выходы которых попарно объединены через первый и второй вычитатели 171 и 172 соответственно, а также из одиннадцатого и двенадцатого, тринадцатого и четырнадцатого перемножителей 211 и 212, 213 и 214, выходы которых попарно соединены через третий и четвертый сумматоры 73 и 74 соответственно. Объединенные сигнальные входы перемножителей 27, 29, 211, 213 и 28, 210, 212, 214 подключены к выходу третьего и четвертого накапливающего сумматора 33 и 34 соответственно. Опорные входы перемножителей 27 и 212, 29 и 214, 28 и 211, 210 и 213 попарно объединены и подключены к соответствующим выходам блока 15 формирования кодов. Выходы первого и второго вычитателей 171 и 172 соединены соответственно с входами пятого и шестого накапливающих сумматоров 35 и 36, а выходы третьего и четвертого сумматоров 73 и 74 подключены к входам соответственно седьмого и восьмого накапливающих сумматоров 37 и 38.
Выходы пятого, шестого, седьмого и восьмого накапливающих сумматоров 35, 36, 37 и 38 подключены к сигнальным входам соответственно третьего, четвертого, пятого и шестого перемножителей 23, 24, 25 и 26. Выходы третьего и четвертого, пятого и шестого перемножителей 23 и 24, 25 и 26 объединены соответственно через первый и второй сумматоры 71 и 72, к выходам которых подключены соответствующие входы вычислителя 8 модуля. К выходу вычислителя 8 модуля подключены последовательно соединенные решающий блок 9 и блок 10 управления, выход которого подключен к сигнальному входу элемента 11 управляемой задержки. Тактируемый вход элемента 11 управляемой задержки подключен к соответствующему выходу тактового генератора 12, а выход элемента 11 управляемой задержки - к входу генератора 13 кодов. Выход генератора 13 кодов, являющийся выходом устройства поиска (см. фиг.1), соединен с входом синтезатора 14 отсчетов, первый и второй выходы которого подключены к соответствующим сигнальным входам блока 15 формирования кодов. Попарно объединенные опорные входы третьего и пятого, четвертого и шестого перемножителей 23 и 25, 24 и 26, соединенные с соответствующими сигнальными входами блока 15 формирования кодов, подключены к соответствующим информационным выходам блока хранения данных 16. Опорный вход блока хранения данных 16 соединен с соответствующим выходом тактового генератора 12 (на фиг.1. не показано).The outputs of the fifth, sixth, seventh and eighth accumulating adders 3 5 , 3 6 , 3 7 and 3 8 are connected to the signal inputs of the third, fourth, fifth and sixth multipliers 2 3 , 2 4 , 2 5 and 2 6, respectively. The outputs of the third and fourth, fifth and sixth multipliers 2 3 and 2 4 , 2 5 and 2 6 are combined, respectively, through the first and second adders 7 1 and 7 2 , to the outputs of which are connected the corresponding inputs of the transmitter 8 of the module. To the output of the calculator 8 of the module are connected in series connected decision block 9 and the control unit 10, the output of which is connected to the signal input of the element 11 of the controlled delay. The clocked input of the controlled delay element 11 is connected to the corresponding output of the clock generator 12, and the output of the controlled delay element 11 is connected to the input of the code generator 13. The output of the code generator 13, which is the output of the search device (see Fig. 1), is connected to the input of the synthesizer 14 samples, the first and second outputs of which are connected to the corresponding signal inputs of the code generation unit 15. The paired combined reference inputs of the third and fifth, fourth and sixth multipliers 2 3 and 2 5 , 2 4 and 2 6 connected to the corresponding signal inputs of the code generation unit 15 are connected to the corresponding information outputs of the data storage unit 16. The reference input of the data storage unit 16 connected to the corresponding output of the clock generator 12 (figure 1. not shown).
Способ поиска шумоподобных сигналов осуществляется следующим образом.The method of searching for noise-like signals is as follows.
На вход устройства поиска (фиг.1) поступают с шагом дискретизации Tд отсчеты принимаемого периодического шумоподобного сигнала (ШПС) с минимальной частотной манипуляцией (индекс k не указан):The input of the search device (Fig. 1) receives with a sampling step T d the samples of the received periodic noise-like signal (SHPS) with minimal frequency manipulation (index k is not specified):
где ω0 - средняя частота; where ω 0 is the average frequency;
φ - начальная фаза (амплитуда полагается равной единице);φ is the initial phase (the amplitude is assumed to be unity);
Θ(t) - функция, определяющая закон угловой модуляции;Θ (t) is the function that determines the law of angular modulation;
d(t) - двоичный сигнал, соответствующий кодовой псевдослучайной последовательности (ПСП) d0, d1, …, dN-1;d (t) is a binary signal corresponding to a code pseudo-random sequence (PSP) d 0 , d 1 , ..., d N-1 ;
rect(t) - прямоугольная функция (импульс единичной амплитуды и длительности Т);rect (t) - rectangular function (pulse of unit amplitude and duration T);
N - длина ПСП, определяющая период Tп=NT повторения ШПС,N - the length of the SRP, which determines the period T p = NT repetition of SHPS
М - число отсчетов на периоде.M - the number of samples in the period.
Входные перемножители 21 и 22 осуществляют перемножение отсчетов сигнала (1) с отсчетами опорных сигналов несущей частоты cosω0tij и sinω0tij, вырабатываемыми опорным генератором 5. На выходах перемножителей 21 и 22 образуются отсчеты видеочастотных составляющих входного сигнала соответственно:Input multipliers Feb. 1 and Feb. 2 carried multiplication of signal samples (1) from the counts of reference carrier frequency signal cosω 0 t ij and sinω 0 t ij, are generated by reference generator 5. The outputs of the multipliers 2 January and 2 February formed samples of the input signal components respectively videochastotnyh :
а также составляющие удвоенной частоты 2ω0, которые отфильтровываются последующим трактом обработки.as well as double frequency components 2ω 0 , which are filtered out by the subsequent processing path.
Отсчеты видеочастотных составляющих (2) входного сигнала xjk и yjk поступают соответственно на сигнальные входы накапливающих сумматоров 31 и 32, на выходах которых формируются величины соответственно:The samples of the video-frequency components (2) of the input signal x jk and y jk are respectively received at the signal inputs of the accumulating adders 3 1 and 3 2 , at the outputs of which values are formed, respectively:
Суммирование по i в (3) ведется на интервалах интегрирования, равных половине длительности элемента ПСП. При этом число отсчетов на каждом k-м интервале интегрирования равно m=Т/(2Тд). Накопленные величины поступают в запоминающие устройства (ЗУ) 41 и 42, где запоминаются на время наблюдения, равное n периоду Tп. По управляющему сигналу запоминающие устройства 41 и 42 соответственно отправляют отсчеты Xjk и Yjk на сигнальные входы третьего и четвертого накапливающих сумматоров 33 и 34, на опорные входы которых поступают величины u1j и u2j соответственно.Summation over i in (3) is carried out at integration intervals equal to half the duration of the SRP element. Moreover, the number of samples on each kth integration interval is m = T / (2T d ). The accumulated values are supplied to storage devices (memory) 4 1 and 4 2 , where they are stored for the observation time equal to n period T p . According to the control signal, the storage devices 4 1 and 4 2 respectively send samples X jk and Y jk to the signal inputs of the third and fourth accumulative adders 3 3 and 3 4 , to the reference inputs of which the values u 1j and u 2j respectively.
В накапливающих сумматорах 33 и 34 осуществляется когерентное межпериодное накопление соответствующих квадратурных компонент (3) по следующему алгоритму:In the accumulating adders 3 3 and 3 4 , coherent interperiodic accumulation of the corresponding quadrature components (3) is carried out according to the following algorithm:
Результаты накопления (4), полученные за n периодов повторения ШПС, используются для последовательного вычисления N дискретных значений модуля взаимной корреляционной функции (ВКФ) в режиме постобработки на интервале времени, равном:The accumulation results (4), obtained for n periods of repetition of SHPS, are used to sequentially calculate N discrete values of the module of mutual correlation function (VKF) in the post-processing mode on a time interval equal to:
nTп<t<nTп+Tдоп,nT n <t <nT n + T add ,
где Тдоп - дополнительное время, затраченное на постобработку.where T add - additional time spent on post-processing.
На каждом интервале поиска в синтезаторе 14 отсчетов формируют отсчеты квадратурных опорных видеочастотных сигналов Ik=cosΘ(tk) и Qk=sinΘ(tk) при фиксированном значении задержки ПСП, равном где k=1, 2, …, 2N. Отсчеты квадратурных опорных видеочастотных сигналов Ik=cosΘ(tk) и Qk=sinΘ(tk) поступают на соответствующие сигнальные входы блока 15 формирования кодов, на соответствующие опорные входы которого поступают значения весовых коэффициентов a1=cos(π/8) и a2=sin(π/8), хранящиеся в блоке хранения данных 16. В результате знаковой двухступенчатой аппроксимации формы квадратурных опорных видеочастотных сигналов Ik=cosΘ(tk) и Qk=sinΘ(tk), осуществляемой в блоке 15 формирования кодов, отсчеты квадратурных опорных видеочастотных сигналов принимают следующие значения: Ik=(±a1, ±a2) и Qk=(±a2, ±а1). На каждом интервале поиска на основе полученных в результате аппроксимации отсчетов квадратурных опорных видеочастотных сигналов Ik=(±а1, ±a2) и Qk(±a2, ±a1) в блоке 15 формирования кодов получают элементы кодов b1k и b2k, c1k и c2k в соответствии со следующим алгоритмом:At each search interval, in the synthesizer of 14 samples, samples of quadrature reference video-frequency signals I k = cosΘ (t k ) and Q k = sinΘ (t k ) are formed at a fixed value of the SRP delay equal to where k = 1, 2, ..., 2N. Samples of the quadrature reference video-frequency signals I k = cosΘ (t k ) and Q k = sinΘ (t k ) are supplied to the corresponding signal inputs of the code generation unit 15, the corresponding reference inputs of which receive the values of the weight coefficients a 1 = cos (π / 8) and a 2 = sin (π / 8) stored in the data storage unit 16. As a result of the sign two-step approximation of the shape of the quadrature reference video signals I k = cosΘ (t k ) and Q k = sinΘ (t k ), carried out in block 15 formation of codes, samples of quadrature reference video-frequency signals take the following values Variations: I k = (± a 1 , ± a 2 ) and Q k = (± a 2 , ± a 1 ). On each search interval, based on the approximation of the samples of the quadrature reference video frequency signals I k = (± a 1 , ± a 2 ) and Q k (± a 2 , ± a 1 ) in the code generation unit 15, code elements b 1k and b 2k , c 1k and c 2k in accordance with the following algorithm:
где sign(x) - знаковая функция.where sign (x) is the sign function.
В соответствии с вышеприведенным алгоритмом (5) элементы кодов b1k, b2k, c1k, c2k принимают значения 0, 1 или -1.In accordance with the above algorithm (5), the code elements b 1k , b 2k , c 1k , c 2k take the
Квадратурные составляющие входного сигнала z1k и z2k поступают соответственно (см. фиг.2) на объединенные сигнальные входы перемножителей 27, 29, 211, 213 и 28, 210, 212, 214 блока 6 декодирования. На попарно объединенные опорные входы перемножителей 27 и 212, 28 и 211, 29 и 214, 210 и 213 подаются соответственно элементы кодов b1k, c1k, b2k, c2k, формируемые блоком 15 формирования кодов. Сигналы с выходов перемножителей 27 и 28, 29 и 210, 211 и 212, 213 и 214 попарно объединяются соответственно в вычитателях 171 и 172 и в сумматорах 73 и 74, образуя соответствующие квадратурные составляющие z'1k, z''1k, z'2k, z''2k.The quadrature components of the input signal z 1k and z 2k are respectively supplied (see FIG. 2) to the combined signal inputs of the multipliers 2 7 , 2 9 , 2 11 , 2 13 and 2 8 , 2 10 , 2 12 , 2 14 of the
С выходов вычитателей 171, 172 и сумматоров 73, 74 блока 6 декодирования квадратурные компоненты z'1k, z''1k, z'2k, z''2k поступают соответственно на пятый, шестой, седьмой и восьмой накапливающие сумматоры 35, 36, 37, 38, формирующие величины:From the outputs of the subtractors 17 1 , 17 2 and adders 7 3 , 7 4 of the
Результаты накопления (6) поступают на сигнальные входы соответствующих перемножителей 23, 24, 25, 26. На опорные входы соответствующих перемножителей 23 и 25, 24 и 26 соответственно подаются весовые коэффициенты а1 и а2, хранящиеся в блоке хранения данных 16. «Взвешенные» результаты перемножения объединяются в сумматорах 71 и 72 соответственно, образуя соответствующие квадратурные составляющие ВКФ входного и опорного сигналов:The accumulation results (6) are fed to the signal inputs of the respective multipliers 2 3 , 2 4 , 2 5 , 2 6 . The reference inputs of the respective multipliers 2 3 and 2 5 , 2 4 and 2 6 respectively are weighted coefficients a 1 and a 2 stored in the data storage unit 16. "Weighted" multiplication results are combined in the adders 7 1 and 7 2 respectively, forming the corresponding quadrature components of the VKF input and reference signals:
Совокупность выражений (6) и (7) эквивалентна вычислению квадратурных составляющих ВКФ входного и опорного сигналов при знаковой двухступенчатой аппроксимации квадратурных опорных видеочастотных сигналов:The combination of expressions (6) and (7) is equivalent to the calculation of the quadrature components of the VKF of the input and reference signals with a sign two-stage approximation of the quadrature reference video signals:
где Ik=(±a1, ±a2) и Qk=(±a2, ±a1) - отсчеты квадратурных опорных видеочастотных сигналов при знаковой двухступенчатой аппроксимации формы квадратурных опорных видеочастотных сигналов;where I k = (± a 1 , ± a 2 ) and Q k = (± a 2 , ± a 1 ) are the samples of the quadrature reference video signals with a sign two-stage approximation of the shape of the quadrature reference video signals;
z1k и z2k - отсчеты квадратурных составляющих входного шумоподобного сигнала.z 1k and z 2k are samples of quadrature components of the input noise-like signal.
На каждом интервале поиска при фиксированной задержке ПСП τl=lT, где l=0, 1, …, (N-1) - номер квадратурного канала, вычислитель 8 модуля формирует значение модуля ВКФ входного и опорного сигналов:On each search interval with a fixed delay of the SRP τ l = lT, where l = 0, 1, ..., (N-1) is the number of the quadrature channel, the calculator 8 of the module generates the value of the VKF module of the input and reference signals:
Решающий блок 9 определяет максимальное значение модуля ВКФ входного и опорного сигналов:The decision block 9 determines the maximum value of the module VKF input and reference signals:
которое используется в блоке 10 управления, при формировании кода задержки опорной ПСПwhich is used in the control unit 10, when generating the delay code of the reference SRP
где µ - адрес канала с Zµ=max.where µ is the address of the channel with Z µ = max.
Код задержки опорной ПСП подается на управляющий вход элемента 11 управляемой задержки, на опорный вход которого поступают с частотой fт тактовые импульсы, вырабатываемые тактовым генератором 12. Указанный код определяет оценку задержки принятого ШПС и используется для установки генератора 13 кода в состояние синхронизма с принятым ШПС с точностью не хуже ±T/2 (при условии, что аномальные ошибки отсутствуют).The delay code of the reference memory bandwidth is supplied to the control input of the controlled delay element 11, the reference input of which is supplied with a frequency f t of clock pulses generated by the clock generator 12. This code determines the delay estimate of the received BSS and is used to set the code generator 13 in synchronism with the received BSC with accuracy no worse than ± T / 2 (provided that there are no abnormal errors).
Качественные показатели описанного способа поиска ШПС характеризуются вероятностью Рош аномальных ошибок, превышающих значение Т/2 (по абсолютной величине), а также временем поиска tпоиск. При длине кодовой ПСП N>>1 задачу поиска ШПС по времени запаздывания можно свести к задаче распознавания N ортогональных сигналов, применительно к которой вероятность ошибки можно оценить как [5]:Qualitative parameters described search method characterized PNS probability P err anomalous errors greater than a value T / 2 (absolute value) and the search t search time. When the code SRP length N >> 1, the problem of searching for NPS by the delay time can be reduced to the problem of recognizing N orthogonal signals, in relation to which the error probability can be estimated as [5]:
где Ф(х) - интеграл вероятности, q - отношение сигнал/шум на выходе "синхронного" канала (при относительной задержке принятого и опорного сигналов τ=0).where Ф (х) is the probability integral, q is the signal-to-noise ratio at the output of the "synchronous" channel (with a relative delay of the received and reference signals τ = 0).
Проигрыш в отношении сигнал/шум из-за "равновесовой" поэлементной обработки по сравнению с оптимальной корреляционной обработкой составляет около 0,2 дБ [В.Н.Бондаренко / Оптимальный алгоритм поиска шумоподобного сигнала с минимальной частотной манипуляцией. - М., «Радиотехника и электроника», 2008, т.53, №2. С.222-229], т.е. предлагаемый способ поиска обеспечивает помехоустойчивость, близкую к потенциально достижимой.The loss in the signal-to-noise ratio due to the "equilibrium" element-wise processing is about 0.2 dB compared to the optimal correlation processing [V.N. Bondarenko / Optimal algorithm for searching for a noise-like signal with minimal frequency manipulation. - M., "Radio Engineering and Electronics", 2008, vol. 53, No. 2. S.222-229], i.e. the proposed search method provides noise immunity close to potentially achievable.
Время поиска для предлагаемого способа при тактовой частоте процессора fт=1 ГТц, числе периодов накопления n=25, длительности ШПС Tп=40 мс превышает время наблюдения на величину дополнительного времени Tдоп≈N2Тслож, затраченного на постобработку результатов. При поиске в режиме реального времени с помощью одноканального устройства, реализующего циклический способ поиска, время поиска для тех же условий составляет tпоиск=nTпN≈4,5 мин. While searching for the proposed method, when the processor clock frequency f m = 1 GTZ, including accumulation periods n = 25, the duration T p PNS = 40 ms observation time exceeds the amount of extra time T 2 T ≈N additional complexity spent in post-processing results. When searching in real time using a single-channel device that implements a cyclic search method, the search time for the same conditions is t search = nT p N≈4.5 min .
Таким образом, предлагаемый способ поиска ШПС с минимальной частотной манипуляцией позволяет значительно сократить время поиска по сравнению с прототипом (более чем в 270 раз) при пренебрежимо малых потерях в помехоустойчивости (менее 0.2 дБ). В этом заключается технико-экономический эффект по сравнению с известными способами поиска шумоподобных сигналов.Thus, the proposed method for searching for broadband radios with minimal frequency manipulation can significantly reduce the search time compared to the prototype (more than 270 times) with negligible loss in noise immunity (less than 0.2 dB). This is the technical and economic effect in comparison with the known methods for searching for noise-like signals.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009135178/09A RU2420005C1 (en) | 2009-09-21 | 2009-09-21 | Method to search for noise-like signals with minimum frequency manipulation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009135178/09A RU2420005C1 (en) | 2009-09-21 | 2009-09-21 | Method to search for noise-like signals with minimum frequency manipulation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2420005C1 true RU2420005C1 (en) | 2011-05-27 |
Family
ID=44735006
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009135178/09A RU2420005C1 (en) | 2009-09-21 | 2009-09-21 | Method to search for noise-like signals with minimum frequency manipulation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2420005C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2494558C1 (en) * | 2012-07-13 | 2013-09-27 | федеральное автономное учреждение "Государственный научно-исследовательский испытательный институт проблем технической защиты информации Федеральной службы по техническому и экспортному контролю" | Method of detecting initial phase modulation of periodic sequence pulses |
-
2009
- 2009-09-21 RU RU2009135178/09A patent/RU2420005C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2494558C1 (en) * | 2012-07-13 | 2013-09-27 | федеральное автономное учреждение "Государственный научно-исследовательский испытательный институт проблем технической защиты информации Федеральной службы по техническому и экспортному контролю" | Method of detecting initial phase modulation of periodic sequence pulses |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10771288B2 (en) | Processing module for a communication device and method therefor | |
RU2752193C2 (en) | Method and device for signal reception | |
CN103199887A (en) | General capture method applied to direct spread spectrum signal | |
CN104168233A (en) | DSSS/UQPSK signal pseudo code sequence estimation method based on characteristic decomposition and Messay algorithm | |
CN109150235A (en) | Compressed sensing based multicycle direct expansion msk signal two dimension joint acquisition method | |
Qiu et al. | Blind multiuser spreading sequences estimation algorithm for the direct-sequence code division multiple access signals | |
Kaddoum et al. | Spread spectrum communication system with sequence synchronization unit using chaotic symbolic dynamics modulation | |
RU2420005C1 (en) | Method to search for noise-like signals with minimum frequency manipulation | |
CN102798871A (en) | Pseudo code capturing method and device based on pseudo code reconstruction | |
RU2099893C1 (en) | Relative-phase-modulation correlating signal receiver | |
RU2310992C2 (en) | Multi-frequency signal radio-receiving device | |
CN116961693A (en) | Ultra-wideband signal capturing and frequency offset calculating method and device | |
CN115189714B (en) | FPGA-based spread spectrum communication pseudo code tracking method | |
Quyen et al. | A novel approach to security enhancement of chaotic DSSS systems | |
RU2427075C2 (en) | Asynchronous-cepstrum method of extracting encoded information sent to user using ultra-wideband pulses | |
CN103869343A (en) | Method and device for capturing L2C signals in GPS | |
RU2353064C1 (en) | Search method of noise-like signals with minimum frequency-shift modulation | |
RU2723269C1 (en) | Method for synchronizing receiving and transmitting devices of a radio link using short-pulse ultra-wideband signals | |
RU2320080C2 (en) | Method and device for synchronization of pseudo-random sequences | |
RU2486683C1 (en) | Method of searching for noise-like signals with minimum frequency-shift keying | |
CN112764063A (en) | Method for realizing capture processing and receiver | |
CN112099059A (en) | High-sensitivity satellite signal capturing method and device and computer storage medium | |
RU2422991C1 (en) | Noise-immune method to identify coded information sent to consumer by means of packs of ultra-wideband pulses | |
JP2006013994A (en) | Receiver, and communication apparatus using the same | |
Muller et al. | A new signal detection method for tr-uwb: By time delayed sampling and correlation (TDSC) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140922 |