RU2486683C1 - Method of searching for noise-like signals with minimum frequency-shift keying - Google Patents
Method of searching for noise-like signals with minimum frequency-shift keying Download PDFInfo
- Publication number
- RU2486683C1 RU2486683C1 RU2012113757/08A RU2012113757A RU2486683C1 RU 2486683 C1 RU2486683 C1 RU 2486683C1 RU 2012113757/08 A RU2012113757/08 A RU 2012113757/08A RU 2012113757 A RU2012113757 A RU 2012113757A RU 2486683 C1 RU2486683 C1 RU 2486683C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- noise
- quadrature
- elements
- signal
- cross
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
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.: Высшая школа, 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. Ed. Yu.M. Kazarinova. - M .: Higher school, 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 time values delays, integrating the results of multiplication in 2N quadrature channels over an interval equal to the duration of a noise-like signal, extracting N values of the module of the mutual correlation function (VKF) and choosing the delay signal of the reference signal in the channel with the maximum value B as the estimate of the delay time CF
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, however, it is difficult to implement with the number of channels 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.
Недостаток способа быстрого поиска - низкая помехоустойчивость.The disadvantage of the quick search method is its low noise immunity.
Известен способ поиска шумоподобных сигналов с минимальной частотной манипуляцией [Патент RU №2420005, МПК H04L 27/14, опубл. 27.05.2011], заключающийся в том, что на каждом цикле поиска осуществляют накопление отсчетов квадратурных составляющих входного шумоподобного сигнала на тактовых интервалах, запоминают, формируют 4N отсчетов квадратурных компонент входного шумоподобного сигнала z1k и z2k, производят знаковую двухступенчатую аппроксимацию формы квадратурных опорных видеосигналов Ik и Qk, попарно объединяют результаты перемножения квадратурных компонент z1k и z2k с отсчетами аппроксимированных квадратурных опорных видеосигналов Ik и Qk, вычисляют 2N отсчетов квадратурных составляющих функции взаимной корреляции, выделяют N значений модуля этой функции, определяют значение задержки элемента кодовой последовательности для установки синхронизма генератора кода с принятым сигналом.A known method of searching for noise-like signals with minimal frequency manipulation [Patent RU No. 2420005, IPC H04L 27/14, publ. 05/27/2011], which consists in the fact that at each search cycle, samples of the quadrature components of the input noise-like signal are accumulated at clock intervals, they are stored, 4N samples of the quadrature components of the input noise-like signal z 1k and z 2k are generated, a two-step sign approximation of the shape of the quadrature reference video signals is performed I k and Q k, pairwise combined results of multiplying the quadrature component z 1k and z 2k samples approximated with quadrature reference video signals I k and Q k, calculated 2N samples vadraturnyh components of the cross-correlation function, isolated N values of this function module, determining a delay value of the element code sequence for setting synchronism code generator with the received signal.
Недостатком известного способа является сложность реализации и значительный объем вычислительных операций. Кроме того, известный способ поиска не применим при наличии дополнительной цифровой модуляции шумоподобного сигнала.The disadvantage of this method is the complexity of the implementation and a significant amount of computational operations. In addition, the known search method is not applicable in the presence of additional digital modulation of a noise-like signal.
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. 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 одному 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, an input noise-like signal is divided into quadrature components, sampling, digitizing and integrating quadrature components at clock intervals m times shorter than the length of the code sequence element. 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 one repetition period of the code sequence, M module values of the cross-correlation function 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, storing 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 when switching 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 призвано решить задачу сокращения времени поиска шумоподобного сигнала с минимальной частотной манипуляцией при высокой помехоустойчивости и малых аппаратурных затратах.The present invention is intended to solve the problem of reducing the search time 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 шумоподобного сигнала с минимальной частотной манипуляцией, в котором осуществляют разделение входного шумоподобного сигнала на квадратурные составляющие путем его перемножения с опорными гармоническими сигналами несущей частоты, сдвинутыми друг относительно друга на фазовый угол π/2, интегрирование элементов квадратурных составляющих, запоминают результаты интегрирования элементов квадратурных составляющих, формируют опорные квадратурные видеочастотные сигналы, вычисляют N значений модуля функции взаимной корреляции входного и опорного шумоподобных сигналов, выбирают максимальное из N значений модуля функции взаимной корреляции, оценивают задержку кодовой последовательности, соответствующую максимальному значению модуля функции взаимной корреляции, устанавливают генератор кода в состояние синхронизма с принятым шумоподобным сигналом, используя оценку задержки кодовой последовательности, согласно изобретению на каждом из n периодов повторения шумоподобного сигнала, начиная со второго, в каждом канале поиска формируют периодическую кодовую последовательность длиной N элементов и опорные квадратурные кодовые последовательности путем знаковой аппроксимации отсчетов опорных квадратурных видеочастотных сигналов, перемножают результаты интегрирования элементов квадратурных составляющих с элементами соответствующих опорных квадратурных кодовых последовательностей, попарно объединяют результаты перемножения интегрально накопленных квадратурных составляющих и элементов соответствующих опорных квадратурных кодовых последовательностей, вычисляют значения квадратурных составляющих функции взаимной корреляции путем интегрирования N объединенных результатов перемножения, вычисляют модуль функции взаимной корреляции, накапливают значения модуля функции взаимной корреляции за n периодов повторения шумоподобного сигнала, причем интегрирование элементов квадратурных составляющих проводят на интервалах, равных длительности элемента периодической кодовой последовательности, результаты интегрирования элементов квадратурных составляющих запоминают на интервал времени, равный периоду повторения шумоподобного сигнала, а формирование периодической кодовой последовательности, отсчетов опорных квадратурных кодовых последовательностей и чтение результатов интегрирования элементов квадратурных составляющих производят с тактовой частотой, в М раз превышающей тактовую частоту периодической кодовой последовательности входного шумоподобного сигнала.The problem is solved in that in a method for searching for a noise-like signal with minimal frequency manipulation, in which the input noise-like signal is divided into quadrature components by multiplying it with reference harmonic signals of the carrier frequency shifted relative to each other by a phase angle π / 2, integration of quadrature elements components, remember the results of the integration of the elements of the quadrature components, form the reference quadrature video signals, calculate N values of the module of the cross-correlation function of the input and reference noise-like signals, select the maximum of N values of the module of the cross-correlation function, estimate the delay of the code sequence corresponding to the maximum value of the module of the cross-correlation function, set the code generator in a state of synchronism with the received noise-like signal using the estimate of the delay of the code sequence , according to the invention, on each of n periods of repetition of a noise-like signal, starting from the second, in each channel e search form a periodic code sequence with a length of N elements and reference quadrature code sequences by sign approximating the samples of the reference quadrature video frequency signals, multiply the results of integration of the elements of the quadrature components with the elements of the corresponding reference quadrature code sequences, combine the results of multiplying the integrally accumulated quadrature components and the elements of the corresponding reference quadrature code followed values, calculate the values of the quadrature components of the cross-correlation function by integrating N combined results of multiplication, calculate the module of the cross-correlation function, accumulate the values of the module of the cross-correlation function for n periods of repetition of a noise-like signal, and the integration of the elements of the quadrature components is carried out at intervals equal to the duration of the element of the periodic code sequence , the results of integrating the elements of quadrature components are stored on the inter a time shaft equal to the period of repetition of a noise-like signal, and the formation of a periodic code sequence, readings of reference quadrature code sequences and reading the results of integration of elements of quadrature components are performed with a clock frequency M times the clock frequency of the periodic code sequence of the input noise-like signal.
На фиг.1 приведена схема устройства для реализации заявляемого способа поиска шумоподобных сигналов с минимальной частотной манипуляцией, а на фиг.2 - блок-схема алгоритма поиска шумоподобных сигналов с минимальной частотной манипуляцией.Figure 1 shows a diagram of a device for implementing the proposed method for searching for noise-like signals with minimal frequency manipulation, and figure 2 is a block diagram of an algorithm for searching for noise-like signals with minimal frequency manipulation.
Устройство для реализации способа поиска шумоподобных сигналов с минимальной частотной манипуляцией содержит первый и второй перемножители 11 и 12, сигнальные входы которых объединены и являются входом устройства, а опорный вход каждого подключен к соответствующему выходу опорного генератора 2. К выходам перемножителей 11 и 12 подключены входы соответственно первого и второго интеграторов 31 и 32, выходы которых соединены с информационными входами первого и второго оперативных запоминающих устройств 41 и 42 соответственно. Выходы запоминающих устройств 41 и 42 соединены с попарно объединенными сигнальными входами третьего 13 и пятого 15 и четвертого 14 и шестого 16 перемножителей соответственно. Выходы третьего и шестого (13, 16) и четвертого и пятого (14, 15) перемножителей объединены соответственно через вычитатель 5 и первый сумматор 61, к выходам которых подключены соответствующие входы блока 7 формирования модулей функции взаимной корреляции. Этот блок 7 содержит третий и четвертый интеграторы 33 и 34, первый и второй квадраторы 81 и 82, а также последовательно соединенные второй сумматор 62, элемент 9 извлечения квадратного корня, пятый интегратор 35 и третье оперативное запоминающее устройство 43. Выход оперативного запоминающего устройства 43 соединен со входом решающего блока 10, к выходу которого подключены последовательно соединенные блок 11 управления, элемент 12 управляемой задержки, генератор 13 кода и синтезатор 14 отсчетов. Причем тактируемый вход элемента 12 управляемой задержки объединен с тактируемым входом синтезатора 14 отсчетов и синхронизирующими входами первого и второго оперативных запоминающих устройств 41 и 42 и подключен к первому выходу блока 15 формирования временных интервалов. Синхронизирующие входы первого и второго интеграторов 31 и 32 объединены между собой и подключены ко второму выходу блока 15 формирования временных интервалов, синхронизирующие входы третьего 33, четвертого 34 и пятого 35 интеграторов и третьего оперативного запоминающего устройства 43 соединены между собой и подключены к третьему выходу блока 15 формирования временных интервалов. Тактируемый вход блока 11 управления подключен к четвертому выходу блока 15 формирования временных интервалов. Опорные входы третьего 13 и четвертого 14 и пятого 15 и шестого 16 перемножителей попарно соединены между собой и с выходами синтезатора 14 отсчетов соответственно через знаковые элементы 161 и 162.A device for implementing a method for searching for noise-like signals with minimal frequency manipulation contains the first and second multipliers 1 1 and 1 2 , the signal inputs of which are combined and are the input of the device, and the reference input of each is connected to the corresponding output of the
Выход генератора 13 кода, соединенный с управляющим входом синтезатора 14 отсчетов, является и выходом устройства поиска шумоподобных сигналов с минимальной частотной манипуляцией.The output of the
Способ поиска шумоподобных сигналов осуществляется следующим образом. На вход устройства поиска (фиг.1) после дискретизации и оцифровки поступают с шагом Тд отсчеты принимаемого периодического шумоподобного сигнала с минимальной частотной манипуляцией:The method of searching for noise-like signals is as follows. At the input of the search device (Fig. 1), after sampling and digitization , samples of the received periodic noise-like signal with minimal frequency manipulation are received with a step T d :
где ω0 - средняя частота;where ω 0 is the average frequency;
τ - время запаздывания;τ is the delay time;
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;
I(ti) и Q(ti) - квадратурные видеочастотные ШПС;I (t i ) and Q (t i ) - quadrature video frequency ShPS;
ti=iTд, i=1, 2, … - моменты дискретизации входного и опорных сигналов;t i = iT d , i = 1, 2, ... are the sampling times of the input and reference signals;
D(t) - функция, определяющая закон дополнительной цифровой модуляции;D (t) is the function that determines the law of additional digital modulation;
d(t) - двоичный сигнал, соответствующий кодовой псевдослучайной последовательности d0, d1, …, dN-1;d (t) is a binary signal corresponding to a code pseudo-random sequence d 0 , d 1 , ..., d N-1 ;
Т - длительность элемента ПСП;T is the duration of the SRP element;
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.
Входные перемножители 11 и 12 осуществляют перемножение отсчетов сигнала (1) с отсчетами опорных сигналов несущей частоты cosω0ti и sinω0ti, вырабатываемыми опорным генератором 2. На выходах перемножителей 11 и 12 образуются отсчеты видеочастотных составляющих входного сигнала соответственно:Input multipliers 1 1 and 1 2 have made multiplying the signal samples (1) to the carrier frequency counts of a reference signal cosω 0 t i and sinω 0 t i, are generated by the
а также составляющие частоты 2ω0, которые отфильтровываются последующим трактом обработки.as well as frequency components 2ω 0 , which are filtered out by the subsequent processing path.
Отсчеты видеочастотных составляющих (2) входного сигнала xi и yi поступают на сигнальные входы интеграторов 31 и 32 соответственно, на выходах которых формируются величины:The samples of the video-frequency components (2) of the input signal x i and y i are received at the signal inputs of the integrators 3 1 and 3 2, respectively, at the outputs of which the values are formed:
Суммирование по i в (3) ведется по m=Т/Тд отсчетам в пределах каждого j-го элемента принимаемого ШПС: j=1, 2, ….The summation over i in (3) is carried out according to m = T / T d samples within each j-th element of the received SHPS: j = 1, 2, ....
Стробирование интеграторов 31, 32 производится синхроимпульсами, вырабатываемыми блоком 15 формирования временных интервалов.The gating of integrators 3 1 , 3 2 is carried out by clock pulses generated by the
Результаты поэлементной обработки (3), полученные на интервалах, равных длительности T элемента ПСП, запоминаются в оперативных запоминающих устройствах 41 и 42, после чего осуществляется сброс интеграторов 31, 32 и интегрирование следующего элемента ШПС длительностью Т. Запись результатов интегрирования в оперативные запоминающие устройства 41, 42 и сброс интеграторов 31, 32 производятся с тактовой частотой ПСП fт=1/Т.The results of bitwise processing (3), obtained at intervals equal to the duration T of the SRP element, are stored in random access memory 4 1 and 4 2 , after which the integrators 3 1 , 3 2 are reset and the next element of the NPS is integrated with a duration of T. Record the results of integration into random access memory devices 4 1 , 4 2 and reset of integrators 3 1 , 3 2 are performed with a clock frequency of the memory bandwidth f t = 1 / T.
Результаты поэлементной обработки (3), массивы величин {Xj} и {Yj} объема N каждый, полученные за время наблюдения, равное периоду повторения ШПС, хранятся в оперативных запоминающих устройствах 41 и 42 до окончания последующего периода повторения ШПС.The results of bitwise processing (3), arrays of values {X j } and {Y j } of volume N each, obtained during the observation time equal to the repetition period of the SHPS, are stored in random access memory 4 1 and 4 2 until the end of the subsequent repetition period of the ShPS.
На каждом периоде повторения ШПС, начиная со второго, синтезатор 14 отсчетов формирует отсчеты опорных квадратурных видеочастотных сигналов I(tj) и Q(tj), которые поступают на входы знаковых элементов 161 и 162 соответственно. В перемножителях 13, 14, 15, 16 производится умножение результатов (3) поэлементной обработки, хранящихся в запоминающих устройствах 41 и 42, на элементы Cj=sign(I(tj)) и Sj=sign(Q(tj)) опорных квадратурных кодовых последовательностей, формируемые знаковыми элементами 161 и 162. Операция sign(•) соответствует знаковой аппроксимации опорных квадратурных видеочастотных сигналов I(tj) и Q(tj). На опорные входы перемножителей 13 и 14 поступают элементы Cj, а на опорные входы перемножителей 15 и 16 - элементы Sj.At each SHPS repetition period, starting from the second, the
Частота поступления данных с выходов оперативных запоминающих устройств 41 и 42 на соответствующие входы перемножителей 13, 15 и 14, 16 определяется тактовой частотой MfT, которая выбирается из условия обеспечения возможности вычисления N значений модуля функции взаимной корреляции в режиме реального времени: в первом приближении М≈4N. С такой же частотой MfT формируют опорные квадратурные кодовые последовательности {Cj} и {Sj}.The frequency of data from the outputs of random access memory devices 4 1 and 4 2 to the corresponding inputs of multipliers 1 3 , 1 5 and 1 4 , 1 6 is determined by the clock frequency Mf T , which is selected from the condition that it is possible to calculate N values of the module of the cross-correlation function in real time time: in the first approximation, M ≈ 4N. With the same frequency Mf T , reference quadrature code sequences {C j } and {S j } are formed.
Сигналы с выходов перемножителей 13 и 16, 14 и 15 попарно объединяют в вычитателе 5 и сумматоре 61, образуя поэлементные квадратурные корреляции. Последние поступают на соответствующие входы блока 7 формирования модулей функции взаимной корреляции принятого и опорного ШПС. Блок 7 содержит интеграторы 33 и 34, квадраторы 81 и 82, а также сумматор 62, элемент 9 извлечения квадратного корня (выделения модуля), пятый интегратор 35 и оперативное запоминающее устройство 43 для хранения N значений модуля функции взаимной корреляции. Интеграторы 33, 34 осуществляют интегрирование на интервалах, равных периоду Тп повторения ШПС, соответствующих поэлементных квадратурных корреляций, поступающих на их входы, формируя величиныThe signals from the outputs of the multipliers 1 3 and 1 6 , 1 4 and 1 5 are combined in pairs in the
где k - номер канала поиска: k=0, 1, 2, …, N-1;where k is the number of the search channel: k = 0, 1, 2, ..., N-1;
l - номер периода повторения ШПС: l=1, 2, …, n.l is the number of the ShPS repeating period: l = 1, 2, ..., n.
Суммирование по j в (4) проводится по N отсчетам соответствующих квадратурных составляющих {Xj} и {Yj} с учетом знака элементов Cj=±1 и Sj=±1 в пределах каждого из n периодов повторения ШПС.The summation over j in (4) is carried out over N samples of the corresponding quadrature components {X j } and {Y j }, taking into account the sign of the elements C j = ± 1 and S j = ± 1 within each of the n periods of the repetition of the SHPS.
Результаты (4) интегрирования, представляющие собой значения квадратурных составляющих функции взаимной корреляции каждого из N каналов поиска для каждого из n периодов повторения ШПС, возводятся в квадрат и объединяются в сумматоре 62. Модуль функции взаимной корреляции формируется на выходе элемента 9 извлечения квадратного корня:The integration results (4), which are the values of the quadrature components of the cross-correlation function of each of the N search channels for each of the n SHPS repetition periods, are squared and combined in the adder 6 2 . The cross-correlation function module is formed at the output of the square root extraction element 9:
Интегратор 35 осуществляет накопление значений модуля функции взаимной корреляции (5) в каждом канале поиска:The integrator 3 5 accumulates the values of the module of the cross-correlation function (5) in each search channel:
Число n периодов повторения ШПС в (6) на единицу меньше общего числа периодов повторения ШПС на интервале наблюдения входного сигнала.The number n of SHPS repetition periods in (6) is one less than the total number of SHPS repetition periods in the observation interval of the input signal.
Значения Zk запоминаются в оперативном запоминающем устройстве 43, формируя массив объема N. Решающий блок 10 производит выбор максимального значения модуля функции взаимной корреляции из N значений:The values of Z k are stored in the random access memory 4 3 , forming an array of volume N. The
Номеру km канала поиска, в котором наблюдается значение Zmax модуля функции взаимной корреляции, соответствует оценка задержки
Алгоритм поиска (4)-(7) поясняет блок-схема (фиг.2). В первом канале поиска (k=0) используются данные (Х1, Х2, …, XnN) и (Y1, Y2, …, YnN). В блоке вычисления квадратурных составляющих функции взаимной корреляции вычисляют значения z10l и z20l (4) для каждого периода повторения ШПС: l=1, 2, …, n. В блоке вычисления модуля функции взаимной корреляции получают модуль Z0 (6) функции взаимной корреляции путем суммирования модулей z0l (5) функции взаимной корреляции, вычисленных для каждого периода повторения ШПС: l=1, 2, …, n. Во втором канале (k=1) процедура поиска, включающая выполнение операций (4)-(6) в упомянутых блоках, выполняется аналогично первому каналу, отличаясь лишь тем, что для вычислений используют данные (X2, X3, …, XnN+1) и (Y2, Y3, …, YnN+1). Описанная процедура повторяется N раз (с учетом сдвига массивов данных {Xj} и {Yj} на одну позицию с переходом на следующий канал), и в канале поиска с номером k=N-1 используются данные (XN, XN+1, …, Х(n+1)N-1) и (YN, YN+1, …, Y(n+1)N-1). По завершении вычислений в канале с номером k=N-1 в блоке оценки задержки кодовой последовательности определяют задержку
Пример реализации синтезатора 14 отсчетов опорных квадратурных сигналов I(ti)=cosΘ(ti) и Q(ti)=sinΘ(ti) с использованием накапливающего сумматора (аккумулятора фазы) и постоянного запоминающего устройства для хранения отсчетов квадратурных сигналов приведен в монографии [Цифровые системы фазовой синхронизации / М.И.Жодзишский, С.Ю.Сила-Новицкий, В.А.Прасолов и др. Под ред. М.И.Жодзишского. - М.: Сов. Радио, 1980, с.55-57].An example implementation of a synthesizer of 14 samples of reference quadrature signals I (t i ) = cosΘ (t i ) and Q (t i ) = sinΘ (t i ) using an accumulating adder (phase accumulator) and read-only memory for storing samples of quadrature signals is given in monographs [Digital phase synchronization systems / M.I.Zhodzishsky, S.Yu.Sila-Novitsky, V.A. Prasolov and others. Ed. M.I.Zhodzishsky. - M .: Owls. Radio, 1980, p. 55-57].
Качественные показатели описанного способа поиска ШПС характеризуются вероятностью Рош аномальных ошибок, превышающих значение T/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 [Л.Е.Варакин. Теория систем сигналов. - М.: Сов. Радио, 1978, с.60 (ф-ла (2.34))]:Qualitative parameters described search method characterized PNS probability P err anomalous errors greater than a value T / 2 (in absolute value), and search the search time t. When the code memory bandwidth is N >> 1, the problem of searching for NPS by the delay time can be reduced to the problem of recognizing N orthogonal signals, with respect to which the error probability can be estimated as [L.E. Varakin. Theory of signal systems. - M .: Owls. Radio, 1978, p. 60 (f-la (2.34))]:
где Ф(х) - интеграл вероятности, q - отношение сигнал/шум на выходе "синхронного" канала (при относительной задержке принятого и опорного сигналов τ=0). Формула (8) записана в предположении, что число периодов повторения ШПС n>>1 (это позволяет аппроксимировать распределение выходной величины нормальным распределением).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). Formula (8) is written under the assumption that the number of NPS repetition periods is n >> 1 (this allows us to approximate the distribution of the output quantity by the normal distribution).
Проигрыш в отношении сигнал/шум из-за знаковой аппроксимации опорных квадратурных сигналов I(t) и Q(t) по сравнению с оптимальной корреляционной обработкой не превышает 1 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 sign approximation of the reference quadrature signals I (t) and Q (t) in comparison with the optimal correlation processing does not exceed 1 dB [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.
Благодаря применению знаковой аппроксимации опорных квадратурных сигналов операции умножения при вычислении функции взаимной корреляции заменяются операциями сложения и вычитания. Это сокращает вычислительные затраты и время вычислений. Время поиска для предлагаемого способа фиксированное и определяется временем накопления, требуемым для обеспечения заданной вероятности правильного завершения поиска:Due to the use of the sign approximation of the reference quadrature signals, the operations of multiplication in calculating the cross-correlation function are replaced by the operations of addition and subtraction. This reduces computational costs and computation time. The search time for the proposed method is fixed and is determined by the accumulation time required to ensure a given probability of the correct completion of the search:
tпоиск=(n+1)Tп.t search = (n + 1) T p .
При реализации устройства для осуществления способа поиска шумоподобных сигналов с минимальной частотной манипуляцией в режиме реального времени при числе периодов повторения ШПС n=25, длине ПСП N=16383, периоде повторения ШПС Tп=40 мс время поиска составляет tпоиск≈(n+1)Tп≈1 с, тогда как при использовании способа многоканального поиска с числом каналов К=100 оно составляет tпоиск=NnTп/К≈160 с. При недостаточном быстродействии элементной базы время поиска превышает значение (n+1)Тп на время постобработки. Например, при использовании программируемых логических интегральных схем серии Xilinx™ Virtex-4® [Кнышев, Д.А. ПЛИС фирмы "XILINX": Описание структуры основных семейств / Д.А.Кнышев, М.О.Кузелин. - М.: Додэка XXI, 2007. - 238 с.] с максимально возможной тактовой частотой fтм=400 МГц при тех же параметрах сигнала время поиска составляет tпоиск≈Tп+N2/fтм≈17 с.When implementing a device for implementing a method for searching for noise-like signals with minimal frequency manipulation in real time with the number of NPS repetition periods n = 25, the bandwidth N = 16383, the NPS repetition period T p = 40 ms, the search time is t search ≈ (n + 1 ) T p ≈1 s, whereas when using the multi-channel search method with the number of channels K = 100, it is t search = NnT p / K≈160 s. If the element base is not fast enough, the search time exceeds the value (n + 1) T p for the post-processing time. For example, when using programmable logic integrated circuits of the Xilinx ™ Virtex-4 ® series [Knyshev, D.A. FPGA of the company "XILINX": Description of the structure of the main families / D.A. Knyshev, M.O. Kuzelin. - M .: Dodeka XXI, 2007. - 238 p.] With the maximum possible clock frequency f tm = 400 MHz with the same signal parameters, the search time is t search ≈T p + N 2 / f tm ≈17 s.
Таким образом, предлагаемый способ поиска ШПС с минимальной частотной манипуляцией позволяет почти в 10 и более раз сократить время поиска по сравнению со способом-прототипом. В этом заключается технико-экономический эффект по сравнению с известными способами поиска шумоподобных сигналов.Thus, the proposed method for the search for SHPS with minimal frequency manipulation allows almost 10 times or more to reduce the search time compared to the prototype method. This is the technical and economic effect in comparison with the known methods for searching for noise-like signals.
Claims (1)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012113757/08A RU2486683C1 (en) | 2012-04-06 | 2012-04-06 | Method of searching for noise-like signals with minimum frequency-shift keying |
EA201200722A EA020746B1 (en) | 2012-04-06 | 2012-06-08 | Method of searching for noise-like signals with minimum frequency-shift keying |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012113757/08A RU2486683C1 (en) | 2012-04-06 | 2012-04-06 | Method of searching for noise-like signals with minimum frequency-shift keying |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2486683C1 true RU2486683C1 (en) | 2013-06-27 |
Family
ID=48702455
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012113757/08A RU2486683C1 (en) | 2012-04-06 | 2012-04-06 | Method of searching for noise-like signals with minimum frequency-shift keying |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EA (1) | EA020746B1 (en) |
RU (1) | RU2486683C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1125751A1 (en) * | 1983-01-19 | 1984-11-23 | Всесоюзный Заочный Электротехнический Институт Связи | Device for searching noise-like signals |
US6731614B1 (en) * | 1996-10-30 | 2004-05-04 | Northrop Grumman Corporation | Orthogonal code division multiple access waveform format for use in satellite based cellular telecommunications |
RU2353064C1 (en) * | 2007-06-25 | 2009-04-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ) | Search method of noise-like signals with minimum frequency-shift modulation |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6922167B2 (en) * | 2003-07-14 | 2005-07-26 | European Space Agency | Hardware architecture for processing galileo alternate binary offset carrier (AltBOC) signals |
RU2374776C2 (en) * | 2008-01-28 | 2009-11-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ) | Correlation receiver of noise-like signals with minimum frequency manipulation |
JP2010283726A (en) * | 2009-06-08 | 2010-12-16 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Receiver, and symbol timing extraction method |
-
2012
- 2012-04-06 RU RU2012113757/08A patent/RU2486683C1/en not_active IP Right Cessation
- 2012-06-08 EA EA201200722A patent/EA020746B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1125751A1 (en) * | 1983-01-19 | 1984-11-23 | Всесоюзный Заочный Электротехнический Институт Связи | Device for searching noise-like signals |
US6731614B1 (en) * | 1996-10-30 | 2004-05-04 | Northrop Grumman Corporation | Orthogonal code division multiple access waveform format for use in satellite based cellular telecommunications |
RU2353064C1 (en) * | 2007-06-25 | 2009-04-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ) | Search method of noise-like signals with minimum frequency-shift modulation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EA020746B1 (en) | 2015-01-30 |
EA201200722A1 (en) | 2013-11-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2018107441A1 (en) | Signal capturing method and receiver for satellite navigation system | |
US8301678B2 (en) | Method and device for fast correlation calculation | |
RU2235429C1 (en) | Method and device for time-and-frequency synchronization of communication system | |
US9048938B2 (en) | Chirp communications | |
US8005174B2 (en) | Method and apparatus for performing signal correlation using historical correlation data | |
US7526015B2 (en) | Parallel correlator implementation using hybrid correlation in spread-spectrum communication | |
US7492810B2 (en) | Method and apparatus for segmented code correlation | |
Alaqeeli et al. | Real-time acquisition and tracking for GPS receivers | |
RU2752193C2 (en) | Method and device for signal reception | |
CN101777933A (en) | Generation and capture system of encrypted frame hopping spread spectrum signal of air fleet link | |
US7010024B1 (en) | Matched filter and spread spectrum receiver | |
RU2677874C2 (en) | Processor for radio receiver | |
CN104714241B (en) | A kind of rapid GPS bit synchronization method | |
CN104765050A (en) | Novel Beidou signal secondary acquisition algorithm | |
CN211577433U (en) | Global navigation satellite system receiver device | |
CN104459734A (en) | Beidou satellite navigation signal capturing method based on NH code element jumping detection | |
CN103439718A (en) | Unambiguous tracking unit of high-order BOC modulation signals | |
JP6061773B2 (en) | Signal processing apparatus, signal processing method, and signal processing program | |
Mikhaylov et al. | Performance estimation of the fast conversions in Galois field to speed up of subclass M-sequences delay acquisition | |
Ahamed et al. | Fast acquisition of GPS signal using Radix-2 and Radix-4 FFT algorithms | |
RU2486683C1 (en) | Method of searching for noise-like signals with minimum frequency-shift keying | |
CN106556848A (en) | A kind of quick capturing method of Beidou II satellite B1 frequency signals | |
CN106646423A (en) | Genetic algorithm-based coherent accumulation heterodyne detection method | |
RU2353064C1 (en) | Search method of noise-like signals with minimum frequency-shift modulation | |
CN105842714A (en) | Satellite signal acquisition method and device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170407 |