RU2510933C2 - Устройство синхронизации в системе радиосвязи с программной перестройкой рабочей частоты - Google Patents
Устройство синхронизации в системе радиосвязи с программной перестройкой рабочей частоты Download PDFInfo
- Publication number
- RU2510933C2 RU2510933C2 RU2012126246/08A RU2012126246A RU2510933C2 RU 2510933 C2 RU2510933 C2 RU 2510933C2 RU 2012126246/08 A RU2012126246/08 A RU 2012126246/08A RU 2012126246 A RU2012126246 A RU 2012126246A RU 2510933 C2 RU2510933 C2 RU 2510933C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- block
- frequency
- signals
- Prior art date
Links
Landscapes
- Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
Abstract
Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в системах радиосвязи с программной (псевдослучайной) перестройкой рабочей частоты. Технический результат - обеспечение работы системы радиосвязи в условиях эффекта Допплера, повышение помехоустойчивости и разведзащищенности радиолинии. Для этого совмещают в одном устройстве функции определения задержки сигналов по времени и сдвига сигналов по частоте, а также сокращают затраты времени на синхронизацию и определение доплеровского сдвига по частоте, используют при синхронизации сигналы, идентичные по форме информационным сигналам с ППРЧ. Кроме того, упрощают устройство за счет исключения параллельных каналов приема. 1 ил.
Description
Настоящее изобретение относится к радиотехнике и может применяться в системах радиосвязи, использующих программную (псевдослучайную) перестройку рабочей частоты, функционирующих в условиях случайных изменений частоты сигналов, обусловленных, в том числе, и эффектом Допплера.
Известны системы радиосвязи с программной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ), представленные, например, в монографии: Мельников А.А. и др. «Радиолинии с программной перестройкой рабочих частот» - Ленинград: ВАС, 1989-94 с.
Наиболее близкой по технической сущности к заявленному устройству (прототипом) является система синхронизации радиолиний с ППРЧ, описанная в монографии В.И. Борисова и др.: «Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра прямой модуляцией псевдослучайной последовательностью» - М: «Радиософт», 2011, стр.446, рис.9.9 а, б, стр.428, рис.9.2.
Неотъемлемой частью устройств синхронизации систем радиосвязи с ППРЧ являются высокостабильный опорный генератор, формирующий необходимые последовательности сигналов, синхронизированные по единому времени, генератор псевдослучайных последовательностей, определяющий программу псевдослучайной перестройки рабочих частот и блок управления, обеспечивающие в совокупности функционирование всех элементов, входящих в состав устройства синхронизации, в соответствии с заданным алгоритмом.
Помимо указанных выше устройств рассматриваемый прототип содержит также N параллельных каналов приема сигналов. Количество каналов N определяется требуемой точностью оценки величины задержки сигнала во времени, которая зависит от времени распространения сигналов на трассе и точности установки единого времени на приеме и передаче.
Параллельные каналы являются достаточно сложными устройствами. В состав каждого из них входит коррелятор, нелинейный элемент, линия задержки и сумматор. Согласованная работа параллельных каналов обеспечивается подачей сигналов коммутации каналов от блока управления (рис.9.9 б прототипа).
Синхронизация каналов ППРЧ по времени (определение задержки по времени) возможна в принципе при отказе от использования N параллельных каналов, однако в этом случае время синхронизации увеличивается в N раз.
Недостатком прототипа является также отсутствие возможности функционирования системы в условиях эффекта Допплера.
Задачей изобретения является обеспечение работы радиолинии в условиях задержки сигналов по времени и сдвига по частоте (эффект Допплера),
В результате решение поставленной задачи в заявленном устройстве обеспечено одновременное определение задержки сигнала по времени и сдвига по частоте. При этом дополнительно достигается упрощение конструкции, а также сокращаются временные затраты на синхронизацию и подстройку по частоте.
Решение поставленной задачи обеспечивается за счет того, что в состав устройства синхронизации по времени (определения задержки сигналов по времени) системы радиосвязи с программной перестройкой рабочей частоты, содержащего опорный генератор (ОГ); блок управления (БУ), генератор псевдослучайных последовательностей (ПСП), введен блок аналого-цифрового преобразователя (АЦП), вход которого (выход сигнала промежуточной частоты приемника системы радиосвязи) является входом устройства синхронизации. На другой вход блока АЦП с выхода блока управления БУ подается напряжение с частотой дискретизации входного сигнала fs. Это напряжение формируется с помощью сигналов, поступающих на вход БУ с выхода опорного генератора (ОГ). С выхода блока АЦП сигналы в цифровом виде поступают на вход блока «оконной» обработки сигнала (БОО). С выхода блока «оконной» обработки БОО сигналы поступают на вход блока дискретного преобразования Фурье (ДПФ). С выхода блока ДПФ сигналы поступают на вход блока формирования гипотез (вариантов) о значении величины задержки сигналов по времени и сдвига по частоте (БФГ).
В блоке БФГ осуществляется определение величины Sij, соответствующей гипотезе для i-той задержки по времени и j-того сдвига по частоте.
При этом i∈[i(Tmax), i(Tmin)], i - временной индекс последовательности входных отсчетов сигнала после оконной обработки;
Tmax, Tmin - максимальные и минимальные значения задержек по времени приема сигналов;
i∈[j(Fmax), j(Fm,n)], i -индекс ДПФ в частотной области,
Fmax, Fmin- максимальные и минимальные значения сдвига сигнала по частоте, обусловленного эффектом Допплера.
С выхода блока БФГ результаты определения вероятностей приема сигналов при использовании той или иной гипотезы, соответствующей различным значениям задержки по времени и сдвига по частоте, поступают на вход блока определения глобального максимума (БОГМ), в котором путем сравнения различных гипотез определяется та из них, при использовании которой обеспечивается максимальная помехозащищенность приема. Результаты определения гипотезы поступают на выход БОГМ и далее на демодулятор сигналов.
На чертеже представлена структурная схема устройства синхронизации в системе радиосвязи с программной перестройкой рабочей частоты, обеспечивающей функционирование системы радиосвязи с программной перестройкой рабочей частоты при наличии эффекта Допплера.
Управление работой устройства осуществляется блоком управления (БУ), выходы которого соединены с входами блоков АЦП, БОО, ДПФ, БФГ, генератора ПСП; выход генератора ПСП соединен со входом блока БФГ.
Структурная схема содержит:
1 - блок аналого-цифрового преобразователя (АЦП);
2 - блок «оконной» обработки сигнала (БОО);
3 - блок дискретного преобразования Фурье (ДПФ);
4 - блок формирования гипотез о значении величины задержки сигналов но времени и сдвига по частоте (БФГ);
5 - блок определения глобального максимума (БОГМ);
6 - опорный генератор (ОГ);
7 - генератор псевдослучайных последовательностей (ПСП);
8 - блок управления (БУ).
Работа устройства заключается в следующем.
Сигналы с выхода промежуточной частоты радиоприемного устройства системы связи в полосе частот ППРЧ AFп поступают на вход блока АЦП, где осуществляется их преобразование в цифровую форму. Частота преобразования fs задается блоком управления и определяется шириной полосы частот сигналов с ППРЧ AFn,; fп>2ΔFп (см. Ричард Лайоис, «Цифровая обработка сигналов». Бином, Москва, 2006).
С выхода блока АЦП отсчеты значений напряжений сигнала с частотой fs в цифровой форме поступают на вход блока (БОО).
«Оконная» обработка сигналов обеспечивает построение с помощью ДПФ текущего частотного спектра сигналов в полосе ΔFп с минимальными искажениями, обусловленными эффектом «утечки» спектра обрабатываемых сигналов (см. Ричард Лайоис, «Цифровая обработка сигналов». Бином, Москва, 2006).
С выхода блока «оконной» обработки сигналов цифровая последовательность поступает на вход блока ДПФ, осуществляющего дискретное преобразование Фурье.
На другой вход блока ДПФ поступает тактовая последовательность от блока управления, необходимая для реализации процедуры ДПФ. С помощью ДПФ определяются значения амплитуд бинов спектра сигнала в полосе частот AFп.
Каждый бин может рассматриваться как результат узкополосной фильтрации сигналов, поступающих на вход устройства синхронизации в полосе частот ППРЧ, равной ΔFп.
Расстояние по частоте между бинами, равное , где N - количество точек ДПФ, выбирается таким образом, чтобы остаточная погрешность оценки сдвига сигналов по частоте, возникающая после определения частотного сдвига из-за эффекта Допплера путем выбора соответствующего бина частотного спектра, не превышала допустимую с точки зрения потерь помехоустойчивости сигнала.
Система «оконной» обработки сигнала и ДПФ выполняют одновременно функции гребенки узкополосных фильтров, количество которых обеспечивает фильтрацию сигналов ППРЧ в пределах полосы частот AFп, определение задержки сигналов ППРЧ в радиолинии, а также устранение частотного сдвига при приеме сигналов ППРЧ, вызванного воздействием эффекта Допплера.
Для решения задач оценки времени задержки и частотного сдвига в начале сеанса связи осуществляется передача известной на приеме тестовой псевдослучайной комбинации, оценка качества приема которой при разных частотных сдвигах и разных значениях задержки, задаваемых в системе синхронизации, позволяет оценить время задержки и частотный сдвиг сигналов в радиолинии и использовать эти данные в процессе приема информации после завершения приема тестовой комбинации.
Результаты ДПФ (значения бинов ДПФ) после окончания приема тестовой комбинации поступают на вход блока формирования гипотез (вариантов) приема тестовой комбинации при различных значениях задержки сигналов по времени и сдвига по частоте БФГ.
В блоке БФГ осуществляется определение величин Sij - значений гипотез (в цифровой форме), пропорциональных вероятности правильного приема заранее известных на приеме псевдослучайных сигналов для каждой из возможных гипотез (вариантов) дискретных значений сдвигов сигналов по частоте j и задержек по времени i.
Полученные оценки формируются в блоке в течение времени приема сигналов синхронизации (тестовой комбинации).
Для обеспечения приема тестовой комбинации в блоке БФГ от блока управления БУ поступают управляющие сигналы, а от генератора ПСП в блок БФГ поступают ПСП, соответствующие передаваемой тестовой последовательности.
Количество формируемых гипотез, определяющих вероятность приема сигналов (точность оценки времени задержки и допплеровского сдвига по частоте) зависит от возможных пределов времени задержки и величины допплеровского сдвига, а также от допустимых потерь помехоустойчивости принимаемых сигналов из-за погрешности определения времени задержки и сдвига по частоте.
Если интервал изменений значений времени задержки ΔT=Tmax-Tmin, где Tmax -максимальное время задержки, Tmin - минимальное время задержки, то количество проверяемых гипотез К относительно времени задержки будет равно
где Δt - допустимая величина погрешности оценки времени задержки сигналов.
Величина Δt«t, где t - длительность элемента сигнала с ППРЧ.
При возможной величине частотного сдвига ΔF, равной ΔF=Fmax-Fmin, и допустимой величине погрешности оценки частотного сдвига, равной Δf, количество m проверяемых гипотез
Величина Δf равна
fs- частота дискретизации поступающих на АЦП сигналов,
N - количество точек БПФ
Таким образом, общее число формируемых в блоке БФГ гипотез G, позволяющих оценить вероятностям правильного приема сигналов, при любом возможном сочетании значений задержки по времени и величины частотного сдвига равно:
G=m х n.
Определенные в блоке БФГ значения величин Sij
i∈[i(Tmax, Tmin)], j∈[j(Fmax, jFmin)], общее количество которых равно G, поступают в блок определения глобального максимума БОГМ. В блоке БОГМ определяются значения imax, jmax, которые соответствуют глобальному максимуму в совокупности {Sij}. Эти значения временных τ(imax) и частотных f(jmax) поправок обеспечивают прием сигналов с ППРЧ при минимальной вероятности ошибок.
Определение глобального максимума может осуществляться путем, например, перебора всех G гипотез. Значения i и j, соответствующие глобальному максимуму, с выхода БОГМ поступают на демодулятор ППРЧ и используются при демодуляции сигналов.
Claims (1)
- Устройство синхронизации в системе радиосвязи с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты, содержащее опорный генератор, генератор псевдослучайных цифровых последовательностей, устройство управления, отличающееся тем, что в состав изделия введены блок аналого-цифрового преобразователя (АЦП), вход которого является входом устройства, выход АЦП соединен с входом блока «оконной» обработки (БОО) сигналов, выход блока «оконной» обработки сигналов соединен с блоком дискретного преобразования Фурье (ДПФ), выход блока ДПФ соединен со входом блока формирования гипотез о значении величины задержки сигналов по времени и сдвига по частоте (БФГ), выход блока БФГ соединен со входом блока определения глобального максимума (БОГМ), выход блока БОГМ является выходом устройства синхронизации, другие входы БФГ являются выходами генератора ПСП и блока управления, а другие выходы блока управления являются входами блоков АЦП, БОО, ДПФ, а выход ОГ является входом блока управления.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012126246/08A RU2510933C2 (ru) | 2012-06-22 | 2012-06-22 | Устройство синхронизации в системе радиосвязи с программной перестройкой рабочей частоты |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012126246/08A RU2510933C2 (ru) | 2012-06-22 | 2012-06-22 | Устройство синхронизации в системе радиосвязи с программной перестройкой рабочей частоты |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012126246A RU2012126246A (ru) | 2013-12-27 |
RU2510933C2 true RU2510933C2 (ru) | 2014-04-10 |
Family
ID=49785988
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012126246/08A RU2510933C2 (ru) | 2012-06-22 | 2012-06-22 | Устройство синхронизации в системе радиосвязи с программной перестройкой рабочей частоты |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2510933C2 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2179785C2 (ru) * | 1999-02-19 | 2002-02-20 | Корпорация "Самсунг Электроникс" | Способ и устройство поиска сигнала с использованием быстрого преобразования фурье |
RU2210860C1 (ru) * | 2002-01-14 | 2003-08-20 | Федеральное Государственное унитарное предприятие Воронежский научно-исследовательский институт связи | Система связи с широкополосными сигналами |
US6813307B1 (en) * | 1998-10-26 | 2004-11-02 | Alcatel | Module channel for acquiring and tracking in a radio communication system |
RU2280326C2 (ru) * | 2004-07-27 | 2006-07-20 | Игорь Юрьевич Еремеев | Способ приема сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты и устройство для его осуществления |
-
2012
- 2012-06-22 RU RU2012126246/08A patent/RU2510933C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6813307B1 (en) * | 1998-10-26 | 2004-11-02 | Alcatel | Module channel for acquiring and tracking in a radio communication system |
RU2179785C2 (ru) * | 1999-02-19 | 2002-02-20 | Корпорация "Самсунг Электроникс" | Способ и устройство поиска сигнала с использованием быстрого преобразования фурье |
RU2210860C1 (ru) * | 2002-01-14 | 2003-08-20 | Федеральное Государственное унитарное предприятие Воронежский научно-исследовательский институт связи | Система связи с широкополосными сигналами |
RU2280326C2 (ru) * | 2004-07-27 | 2006-07-20 | Игорь Юрьевич Еремеев | Способ приема сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты и устройство для его осуществления |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
В.И.БОРИСОВ и др., Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра прямой псевдослучайной последовательностью, Москва, Радиософт, 2011, стр.446, рис.9.9 а, б, стр.428, рис.9.2. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012126246A (ru) | 2013-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7228507B2 (ja) | Ds/fh信号の受信のための方法および装置 | |
US9473258B2 (en) | RF signal alignment calibration | |
KR102065603B1 (ko) | 우세 신호 검출 방법 및 장치 | |
JP2019505782A (ja) | レーダシステムにおける位相ノイズに起因する干渉を低減するための方法及びシステム | |
US11733364B2 (en) | Target ranging with subsampled noise correlation | |
GB2494129A (en) | Synchronising the frequency and timing of a chirp receiver | |
JP2017063411A (ja) | 無線通信ユニット、集積回路、衛星通信システム及び電離層群遅延の補正方法 | |
RU2701059C1 (ru) | Цифровой многоканальный коррелятор фазоманипулированных сигналов | |
RU2549207C2 (ru) | Устройство обнаружения шумовых гидроакустических сигналов на основе квадратурного приемника | |
Li et al. | A real-time implementation of precise timestamp-free network synchronization | |
RU2510933C2 (ru) | Устройство синхронизации в системе радиосвязи с программной перестройкой рабочей частоты | |
RU2539968C1 (ru) | Разностно-дальномерный способ определения координат источника радиоизлучения | |
RU2293997C1 (ru) | Способ корреляционной обработки сигналов, отраженных от быстродвижущихся целей | |
Ferrari et al. | Timestamp validation strategy for wireless sensor networks based on IEEE 802.15. 4 CSS | |
EP3869230A1 (en) | Distance measurement device and distance measurement method | |
JP6756491B2 (ja) | 正規化された位相スペクトルを生成する方法及び装置 | |
RU2550757C1 (ru) | Устройство обнаружения шумовых гидроакустических сигналов на основе квадратурного приемника | |
JPWO2015145993A1 (ja) | 無線装置、距離推定システム、位置推定システム、距離推定方法、位置推定方法、距離推定プログラム、位置推定プログラム | |
RU2506702C2 (ru) | Устройство синхронизации в системе радиосвязи с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты | |
US9887785B1 (en) | Receiver adapted for use in wideband phase spectrum measurements | |
RU2550315C1 (ru) | Доплеровский фазометр пассивных помех | |
JP2018063118A (ja) | 位相変動測定装置 | |
RU158719U1 (ru) | Устройство адаптивной компенсации фазы пассивных помех | |
RU94096U1 (ru) | Радиоприемное устройство для автоматизированного радиомониторинга сигналов | |
RU2763583C2 (ru) | Способ определения частоты в приемнике с субдискретизацией |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190623 |