RU2543567C2 - Method of character synchronisation when receiving code pulse modulation or frequency keying with familiar structure - Google Patents

Method of character synchronisation when receiving code pulse modulation or frequency keying with familiar structure Download PDF

Info

Publication number
RU2543567C2
RU2543567C2 RU2013128158/08A RU2013128158A RU2543567C2 RU 2543567 C2 RU2543567 C2 RU 2543567C2 RU 2013128158/08 A RU2013128158/08 A RU 2013128158/08A RU 2013128158 A RU2013128158 A RU 2013128158A RU 2543567 C2 RU2543567 C2 RU 2543567C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
character
signal
spectrum
symbol
Prior art date
Application number
RU2013128158/08A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013128158A (en
Inventor
Артём Сергеевич Дуников
Александр Александрович Бянкин
Андрей Иванович Лоскутов
Александр Павлович Пантенков
Original Assignee
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2013128158/08A priority Critical patent/RU2543567C2/en
Publication of RU2013128158A publication Critical patent/RU2013128158A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2543567C2 publication Critical patent/RU2543567C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: search of informational signal binary character limits involves two-level processing of an input signal. At the first level, the search of the character sequence limit is performed using FFT and calculation of coefficients for correlation between an instantaneous spectrum and frequency images of the information characters, as well as a frequency image of the character differentiation. If the spectrum "spreading" is registered, then strobe signals are generated and sent to a run-down generator of the character frequency to generate reference pulses of the character synchronisation. The second level involves the determination of the received information message character nominal value using a two-channel demodulating circuit, and generation of a synchronous code sequence. As a result, the processes of the character limit search and received binary character demodulation are transferred from the temporal field to the time-and-frequency field.
EFFECT: lower locking in synchronism duration.
5 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиотелеметрических системах при приеме телеметрической информации.The invention relates to radio engineering and can be used in radio telemetry systems when receiving telemetric information.

В настоящее время все существующие способы синхронизации в информационно-телеметрических системах реализованы во временной области. В связи с увеличением скорости передачи информации, влиянием преднамеренных и непреднамеренных помех снижается вероятность точного определения границ следования символов в информационном сообщении. Неточное определение границ следования символов приводит к потере телеметрической информации. Для минимизации потерь телеметрической информации предлагается способ синхронизации в частотно-временной области. Анализ способов показал возможность проведения обработки сигнала в частотно-временной области [1-3]. Указанные патенты описывают способы, основанные на использовании преобразования Фурье, вейвлет-анализа, нейронных сетей, применяемые для демодуляции сигнала. Вопросы синхронизации данные способы не раскрывают.Currently, all existing synchronization methods in information and telemetry systems are implemented in the time domain. Due to the increase in the speed of information transmission, the influence of intentional and unintentional interference, the probability of accurately determining the sequence of characters in the information message is reduced. Inaccurate determination of the boundaries of the characters leads to the loss of telemetric information. To minimize the loss of telemetric information, a synchronization method in the time-frequency domain is proposed. The analysis of the methods showed the possibility of processing the signal in the time-frequency domain [1-3]. These patents describe methods based on the use of Fourier transform, wavelet analysis, neural networks, used for signal demodulation. These methods do not disclose synchronization issues.

Известен способ улучшенной синхронизации линейно-частотно-модулированных последовательностей [1]. Изобретение раскрывает способы и устройства для идентификации корректных пиков в выходных сигналах согласованных фильтров. Принимаемый сигнал коррелируют с копией сигнала синхронизации, тем самым формируя выходной сигнал корреляции. Пики детектируют в выходном сигнале корреляции. Пик тестируется на множестве заранее определенных местоположений, которые задаются свойствами сигнала синхронизации, тем самым формируется множество сигналов тестирования сигнальных пиков [1].A known method of improved synchronization of linearly-frequency-modulated sequences [1]. The invention discloses methods and devices for identifying correct peaks in the output signals of matched filters. The received signal correlates with a copy of the synchronization signal, thereby forming a correlation output signal. Peaks are detected in the correlation output. The peak is tested at a set of predetermined locations, which are set by the properties of the synchronization signal, thereby generating a lot of signal testing signals peaks [1].

Данный способ применяется для синхронизации сигналов сотовой связи с использованием алгоритмов цифровой обработки сигналов. Его недостатком является то, что он не применим для структуры символьной синхронизации группового телеметрического сигнала.This method is used to synchronize cellular signals using digital signal processing algorithms. Its disadvantage is that it is not applicable to the structure of the symbol synchronization of a group telemetric signal.

В работе [2] предлагается способ распознавания сигналов, основанный на быстром преобразовании Фурье.In [2], a signal recognition method based on the fast Fourier transform is proposed.

Данный подход имеет недостаток, выраженный в применении нескольких контуров подстройки при полном распознавании входного сигнала. Это приводит к невозможности обработки сигналов в режиме непосредственного приема информации.This approach has a drawback expressed in the use of several tuning loops with full recognition of the input signal. This leads to the inability to process signals in the mode of direct reception of information.

Наиболее близким по п.1 формулы для решения вопросов синхронизации в информационно-телеметрических системах является способ распознавания и демодуляции сигнала с неизвестной структурой [3], который выбран в качестве прототипа. Данный подход к распознаванию и демодуляции сигнала основан на применении контура двухуровневой обработки сигнала. Вначале осуществляется первичная вейвлет-обработка для грубой оценки параметров сигнала (максимальная, минимальная амплитуды и частота), присутствия фазовых искажений. Для точного определения параметров сигнала применяется вторичный анализ нейронными сетями и автоматическая подстройка под каждый тип входного сигнала. Достигаемым техническим результатом является определение параметров и демодуляция сигнала с неизвестной структурой на основе самообучающейся нейронной сети. При этом точность обработки сигнала ограничена шумовыми составляющими входного сигнала [3]. Данный способ может быть использован для решения задачи повышения устойчивости синхронизации. Его недостатком является сложность разработки формализованных алгоритмов настройки и определения оптимальной структуры нейронной сети.Closest to claim 1 of the formula for solving synchronization issues in information and telemetry systems is a method for recognizing and demodulating a signal with an unknown structure [3], which is selected as a prototype. This approach to signal recognition and demodulation is based on the use of a two-level signal processing circuit. Initially, primary wavelet processing is carried out for a rough estimation of signal parameters (maximum, minimum amplitudes and frequencies), and the presence of phase distortions. For accurate determination of signal parameters, secondary analysis by neural networks and automatic adjustment for each type of input signal are used. Achievable technical result is the determination of parameters and demodulation of a signal with an unknown structure based on a self-learning neural network. Moreover, the accuracy of signal processing is limited by the noise components of the input signal [3]. This method can be used to solve the problem of increasing the stability of synchronization. Its disadvantage is the difficulty of developing formalized tuning algorithms and determining the optimal structure of a neural network.

В предлагаемом способе по аналогии с прототипом осуществляется распознавание границ символов и демодуляция информационного телеметрического сигнала модуляцией КИМ2-ЧМ с использованием контура двухуровневой обработки сигнала. В данном способе, для устранения недостатков прототипа, вместо нейронной сети применяется алгоритм быстрого преобразования Фурье, с помощью которого из мгновенного спектра сигнала получают информацию, необходимую для определения границ символов и демодуляции информационного сообщения в режиме непосредственного приема информации. Аналитическое представление сигнала с модуляцией КИМ2-ЧМ описывается следующей математической формулой:In the proposed method, by analogy with the prototype, character boundaries are recognized and the telemetry information signal is demodulated by KIM 2 -FM modulation using a two-level signal processing circuit. In this method, to eliminate the disadvantages of the prototype, instead of the neural network, a fast Fourier transform algorithm is used, with the help of which information is obtained from the instantaneous spectrum of the signal, necessary to determine the boundaries of the characters and demodulate the information message in the mode of direct reception of information. The analytical representation of the signal with modulation KIM 2 -FM is described by the following mathematical formula:

S(t)=Smcos(2πfit+φ), i=1,2, (1)S (t) = S m cos (2πf i t + φ), i = 1,2, (1)

гдеWhere

S(t) - передаваемый сигнал;S (t) is the transmitted signal;

Sm - амплитуда модулированного сигнала;S m is the amplitude of the modulated signal;

t - значение времени;t is the value of time;

φ - фазовый сдвиг сигнала;φ is the phase shift of the signal;

fi - частота информационного символа;f i is the frequency of the information symbol;

i - индекс частоты.i is the frequency index.

При двоичном кодировании сигнал частотной манипуляции передается на двух различных частотах.In binary coding, a frequency-shift key is transmitted at two different frequencies.

Графический вид смоделированного в среде Matlab сигнала с модуляцией КИМ2 -ЧМ изображен на фиг.1.A graphical view of a signal simulated in a Matlab environment with modulation of CMM 2- FM is shown in figure 1.

Предлагаемый способ основывается на применении преобразования Фурье принимаемого сигнала. Математически преобразование Фурье описывается следующей формулой:The proposed method is based on the application of the Fourier transform of the received signal. Mathematically, the Fourier transform is described by the following formula:

S ˙ ( ω ) = S ( t ) e j ω t d t ,  (2)

Figure 00000001
S ˙ ( ω ) = - S ( t ) e - j ω t d t , (2)
Figure 00000001

гдеWhere

S ˙ ( ω )

Figure 00000002
- спектральная функция сигнала S(t); S ˙ ( ω )
Figure 00000002
- spectral function of the signal S (t);

ω=2πf - круговая частота.ω = 2πf is the circular frequency.

Информационное сообщение «0» «1» с модуляцией КИМ2-ЧМ в спектральной области представлено на фиг.2.Information message "0""1" with modulation KIM 2 -FM in the spectral region is presented in figure 2.

Из фиг.2 видно, что амплитуда спектра максимальна на номиналах частот передаваемых символов.From figure 2 it is seen that the amplitude of the spectrum is maximum at the nominal frequencies of the transmitted symbols.

На фиг.3 изображены спектры одиночных информационных символов.Figure 3 shows the spectra of single information symbols.

В настоящее время при обработке сигнала в частотной области анализируют спектр всего принимаемого сигнала, вследствие чего в частотной области появляются копии спектра и возникает межсимвольная интерференция. Применение преобразования Фурье на всем временном интервале приема сигнала не позволяет проводить одновременно его обработку в частотной и временной области. Суть применения разработанного способа синхронизации информационно-телеметрических систем заключается в построении мгновенных спектров от участков принимаемого сигнала в режиме непосредственного приема информации. Это позволит связать анализ сигнала в частотной области со временем и избежать появления копий спектра. Информационные символы сигнала с модуляцией КИМ2-ЧМ отличаются друг от друга номиналом частоты передачи. При построении мгновенных спектров переход от одного символа к другому характеризуется «растеканием» спектра на частотной оси. Данный факт подтвержден результатами моделирования в среде Matlab. Графический вид результатов моделирования представлен на фиг.4.Currently, when processing a signal in the frequency domain, the spectrum of the entire received signal is analyzed, as a result of which copies of the spectrum appear in the frequency domain and intersymbol interference occurs. The use of the Fourier transform over the entire time interval of signal reception does not allow for simultaneous processing in the frequency and time domain. The essence of the application of the developed method for synchronizing information and telemetry systems is to build instantaneous spectra from sections of the received signal in the mode of direct reception of information. This will allow us to relate the analysis of the signal in the frequency domain with time and to avoid the appearance of copies of the spectrum. Information symbols of the signal with modulation KIM 2 -FM differ from each other by the nominal frequency of the transmission. When constructing instantaneous spectra, the transition from one symbol to another is characterized by the "spreading" of the spectrum on the frequency axis. This fact is confirmed by the simulation results in the Matlab environment. A graphical view of the simulation results is presented in figure 4.

Явление «растекания» спектра математически описывается следующим образом. Формула преобразования Фурье в дискретной форме имеет следующий вид:The phenomenon of “spreading” of the spectrum is mathematically described as follows. The Fourier transform formula in discrete form is as follows:

S ( m ) = n = 0 N 1 S ( n ) [ cos ( 2 π m n / N ) j sin ( 2 π m n / N ) ] ,  (3)

Figure 00000003
S ( m ) = n = 0 N - one S ( n ) [ cos ( 2 π m n / N ) - j sin ( 2 π m n / N ) ] , (3)
Figure 00000003

гдеWhere

S(m) - m-й компонент дискретного преобразования Фурье;S (m) is the mth component of the discrete Fourier transform;

m - индекс дискретного преобразования Фурье в частотной области, m=0, 1, 2, 3,…N-1;m is the index of the discrete Fourier transform in the frequency domain, m = 0, 1, 2, 3, ... N-1;

S(n) - последовательность дискретных отсчетов входного сигнала;S (n) is a sequence of discrete samples of the input signal;

n - временной индекс входных отсчетов, n=0, 1, 2, 3,…N-1;n is the time index of the input samples, n = 0, 1, 2, 3, ... N-1;

j - мнимая единица;j is the imaginary unit;

N - количество отсчетов входной последовательности и количество частотных отсчетов результата дискретного преобразования Фурье.N is the number of samples of the input sequence and the number of frequency samples of the result of the discrete Fourier transform.

Индексы входных значений n и выходных отсчетов преобразования Фурье m всегда принимают значения от 0 до N-1. Это значит, что при наличии N входных отсчетов во временной области преобразование Фурье рассчитывает спектральный состав в N равномерно распределенных точках частотной оси. Значение N определяет необходимое количество входных отсчетов, разрешающую способность преобразования Фурье по частоте.The indices of the input values of n and the output samples of the Fourier transform m always take values from 0 to N-1. This means that if there are N input samples in the time domain, the Fourier transform calculates the spectral composition at N uniformly distributed points of the frequency axis. The value of N determines the required number of input samples, the resolution of the Fourier transform in frequency.

Разрешающая способность fs/N определяет расстояние по частоте между отсчетами преобразования Фурье. При построении спектра сигнала вместо разрешающей способности рассчитывают значения анализируемых частот преобразования Фурье определяемых по следующей формуле:The resolution f s / N determines the distance in frequency between the samples of the Fourier transform. When constructing the signal spectrum, instead of the resolution, the values of the analyzed frequencies of the Fourier transform are calculated using the following formula:

fan(m)=(mfs)/N, (4)f an (m) = (mf s ) / N, (4)

гдеWhere

fan - анализируемые частоты;f an - analyzed frequencies;

m - индекс дискретного преобразования Фурье в частотной области, m=0, 1, 2, 3,…N-1;m is the index of the discrete Fourier transform in the frequency domain, m = 0, 1, 2, 3, ... N-1;

fs - частота дискретизации сигнала;f s - signal sampling rate;

N - количество частотных отсчетов результата дискретного преобразования Фурье.N is the number of frequency samples of the result of the discrete Fourier transform.

В результате проведения преобразования Фурье принимаемого сигнала вычисляется ряд значений S(m) на анализируемых частотах fan, являющихся значениями амплитуды спектра принимаемого сигнала. Частоты анализа остаются постоянными, так как значения m, fs, N постоянны. При анализе сигнала S(t) значения амплитуды спектра S(m) не изменяются до того момента, пока сигнал S(t) передается номиналом частоты f1. Как только в последовательности дискретных отсчетов сигнала S(t) появляются отсчеты с номиналом частоты f2, значения амплитуды спектра S(m) изменяются, в результате чего наблюдается «растекание» спектра.As a result of the Fourier transform of the received signal, a series of S (m) values are calculated at the analyzed frequencies f an , which are the values of the amplitude of the spectrum of the received signal. The analysis frequencies remain constant, since the values of m, f s , N are constant. When analyzing the signal S (t), the values of the amplitude of the spectrum S (m) do not change until the signal S (t) is transmitted by the frequency value f 1 . As soon as samples with a frequency nominal value f 2 appear in the sequence of discrete samples of the signal S (t), the values of the amplitude of the spectrum S (m) change, as a result of which the spectrum “spreads”.

Фиксируя моменты начала «растекания» спектра, генератор тактовых импульсов вырабатывает синхроимпульсы, подаваемые на вход устройства формирования кодовой последовательности. На втором уровне обработки принимаемого сигнала рассчитывается мгновенный спектр между границами символов информационного сообщения. Рассчитанный мгновенный спектр сравнивается в устройстве принятия решения с частотным образом символа (ряд значений спектральных составляющих). В результате сравнения решающее устройство принимает решение о номинале символа и передает номинальное значение символа на устройство формирования кодовой последовательности. Устройство формирования кодовой последовательности генерируетFixing the moments of the beginning of the spreading of the spectrum, the clock generator generates clock pulses supplied to the input of the code sequence forming device. At the second processing level of the received signal, the instantaneous spectrum between the boundaries of the symbols of the information message is calculated. The calculated instantaneous spectrum is compared in the decision-making device with the frequency image of the symbol (a series of values of the spectral components). As a result of the comparison, the deciding device makes a decision on the nominal value of the symbol and transmits the nominal value of the symbol to the code sequence generating device. The code sequence generator generates

синхронизированные двоичные импульсы видеочастоты. С выхода устройства формирования кодовой последовательности информация поступает для дальнейшей обработки.synchronized binary pulses of the video frequency. From the output of the device generating the code sequence information is received for further processing.

На фиг.5 представлено схематическое изображение способа символьной синхронизации в частотно-временной области сигнала с модуляцией КИМ2-ЧМ, гдеFigure 5 presents a schematic representation of the method of symbol synchronization in the time-frequency domain of the signal with modulation KIM 2 -FM, where

1. ПР - приемник;1. PR - receiver;

2. ПЧ - преобразователь частоты;2. IF - frequency converter;

3. КП - контур подстройки;3. KP - tuning loop;

4. Д - дискретизатор;4. D - discretizer;

5. Г1 - генератор частоты дискретизации;5. G1 - sample rate generator;

6. PC - регистр сдвига;6. PC - shift register;

7. УВМС - устройство вычисления мгновенного спектра;7. UVMS - device for calculating the instant spectrum;

8. «0» - устройство хранения частотных составляющих символа «0»;8. "0" - a storage device for the frequency components of the symbol "0";

9. «1» - устройство хранения частотных составляющих символа «1»;9. “1” - a storage device for the frequency components of the symbol “1”;

10. «01» - устройство хранения частотных составляющих перепада символов;10. "01" - a storage device for the frequency components of the differential characters;

11. РУ - решающее устройство;11. RU - decisive device;

12. УВКК - устройство вычисления коэффициента корреляции;12. UVKK - device for calculating the correlation coefficient;

13. Г2 - генератор символьной частоты;13. G2 - symbol frequency generator;

14. УПРС - устройство принятия решения о значении символа14. URS - a device for deciding on the meaning of a symbol

15. УФКП - устройство формирования кодовой последовательности.15. UFKP - device for generating a code sequence.

В соответствии со схемой способа выполняется следующая последовательность действий:In accordance with the scheme of the method, the following sequence of actions is performed:

1. Входной радиосигнал модуляции КИМ2-ЧМ поступает на вход приемного устройства.1. The input radio signal modulation KIM 2 -FM is fed to the input of the receiving device.

2. В приемном устройстве сигнал переносится на промежуточную частоту.2. At the receiver, the signal is transferred to the intermediate frequency.

3. В контуре подстройки по хранимым в нем известным значениям номиналов частот передаваемых символов информационного сообщения вычисляется доплеровский сдвиг частоты.3. In the tuning loop, the Doppler frequency shift is calculated according to the known values of the frequencies of the transmitted symbols of the information message stored in it.

4. Значения доплеровского сдвига частоты передаются на устройства хранения частотных образов символа и перепада символов (ряды значений спектральных составляющих), где значения спектральных составляющих информационного символа пересчитываются с учетом доплеровского сдвига.4. The values of the Doppler frequency shift are transmitted to the storage devices of the frequency images of the symbol and the difference of characters (series of values of the spectral components), where the values of the spectral components of the information symbol are recalculated taking into account the Doppler shift.

5. В дискретизаторе информационный радиосигнал промежуточной частоты дискретизируется в соответствии с частотой, вырабатываемой генератором частоты дискретизации. В результате дискретизации на длительности информационного символа радиосигнала укладывается множество N дискретных отсчетов. N={N1, N2, … Nk}, где k является целым, положительным числом и вычисляется, исходя из заданной частоты дискретизации. Частота дискретизации задается оператором.5. In the sampler, the intermediate frequency information signal is sampled in accordance with the frequency generated by the sample rate generator. As a result of sampling, a plurality of N discrete samples are stacked on the duration of the information symbol of the radio signal. N = {N 1 , N 2 , ... N k }, where k is an integer, a positive number and is calculated based on a given sampling frequency. The sampling rate is set by the operator.

6. Значения дискретных отсчетов поступают на входы регистров сдвига демодулятора и устройства определения границ символов.6. The values of the discrete samples are fed to the inputs of the shift registers of the demodulator and the device for determining the boundaries of characters.

7. В устройстве определения границ символов множество N дискретных отсчетов информационного сигнала накапливается в регистре. По накопленным отсчетам устройство вычисления мгновенного спектра рассчитывает мгновенный спектр, который сравнивается в устройстве сравнения и принятия решения с частотными образами «0», «1» и перепада символов. Каждый следующий поступающий дискретный отсчет Nk+1 вытесняет из регистра хранящийся в нем отсчет. С каждым новым поступившим отсчетом выполняется операция вычисления мгновенного спектра и сравнения его с частотными образами. Результатами сравнения являются значения коэффициентов корреляции.7. In the device for determining the boundaries of characters, a plurality of N discrete samples of the information signal are accumulated in the register. Based on the accumulated samples, the instant spectrum calculator calculates the instant spectrum, which is compared in the comparison and decision-making device with the frequency images “0”, “1” and the character difference. Each subsequent incoming discrete sample N k + 1 forces out the sample stored in it from the register. With each new incoming sample, the operation of calculating the instantaneous spectrum and comparing it with frequency images is performed. The results of the comparison are the values of the correlation coefficients.

8. Поиск границы символа в устройстве сравнения и принятия решения начинается с определения максимального коэффициента корреляции мгновенного спектра с образом одного из символов. В случае следования подряд одинаковых значений кода при одинаковом уровне входного сигнала вычисляемые значения коэффициента корреляции остаются постоянными. При поступлении в регистр дискретного отсчета Nj, являющегося дискретным отсчетом символа, следующего за обрабатываемым и имеющего противоположное значение (смена кодовой посылки с «0» на «1» или с «1» на «0»), наблюдается «растекание» спектра. «Растекание» спектра характеризуется уменьшением коэффициента корреляции. Устройство сравнения и принятия решения фиксирует временное положение Nj дискретного отсчета в качестве границы символа и проверяет данное предположение вычислением коэффициентов корреляции мгновенных спектров с образом перепада символов и образом символа, имеющего противоположное значение. Для подтверждения предположения об обнаруженной границе символа проверяется выполнение двух условий. Во-первых, момент максимума коэффициента корреляции мгновенного спектра с образом перепада символов должен наступить через k/2 обработанных дискретных отсчетов, начиная с момента начала «растекания» спектра, то есть на отсчете N(j+k/2). Во-вторых, момент максимума коэффициента корреляции мгновенного спектра с образом противоположного символа должен наступить через k дискретных отсчетов от предполагаемой границы символа. При выполнении данных условий принимается окончательное решение о том, что временное положение Nj дискретного отсчета является границей информационного символа. Определив момент времени границы символов, устройство сравнения и принятия решения вырабатывает строб-сигналы, подаваемые на вход инерционного генератора символьной частоты. При изменении информативности принимаемого сигнала пересчитывается значение k, проверяется совпадение момента времени k/2 и максимума коэффициента корреляции мгновенного спектра с образом перепада символов и производится корректировка выдачи строб-сигналов.8. The search for the symbol boundary in the comparison and decision-making device begins with determining the maximum correlation coefficient of the instant spectrum with the image of one of the symbols. In the case of successive identical code values at the same input signal level, the calculated values of the correlation coefficient remain constant. Upon receipt of a discrete sample N j in the register, which is a discrete sample of the character following the processed one and having the opposite value (changing the code message from “0” to “1” or from “1” to “0”), the spectrum “spreads”. The spreading of the spectrum is characterized by a decrease in the correlation coefficient. The comparison and decision-making device fixes the temporary position N j of the discrete sample as the boundary of the symbol and verifies this assumption by calculating the correlation coefficients of the instantaneous spectra with the difference of symbols and the image of the symbol having the opposite value. To confirm the assumption of the detected boundary of the symbol, two conditions are checked. Firstly, the maximum moment of the correlation coefficient of the instant spectrum with the image of the symbol difference should occur through k / 2 processed discrete samples, starting from the moment the spectrum spreads, that is, on the sample N (j + k / 2) . Secondly, the maximum moment of the correlation coefficient of the instant spectrum with the image of the opposite symbol should occur through k discrete samples from the assumed boundary of the symbol. When these conditions are met, the final decision is made that the temporary position N j of the discrete reference is the boundary of the information symbol. Having determined the moment of time of the boundary of the symbols, the device for comparison and decision making produces strobe signals supplied to the input of the inertial generator of the symbol frequency. When the information content of the received signal changes, the value of k is recalculated, the coincidence of the time moment k / 2 and the maximum of the correlation coefficient of the instant spectrum with the image of the symbol difference is checked, and the output of strobe signals is adjusted.

9. После определения границ символов решающее устройство настраивает регистр сдвига демодулятора на анализ М дискретных отсчетов информационного символа. Количество М дискретных отсчетов определяется решающим устройством таким образом, чтобы в их число не вошли дискретные отсчеты другого информационного символа и отсчеты, попадающие на интервал межсимвольной интерференции. M={M1, M2, … Mr}, где r<k и r является целым, положительным числом.9. After determining the boundaries of the symbols, the decider adjusts the shift register of the demodulator to analyze M discrete samples of the information symbol. The number M of discrete samples is determined by the decider in such a way that they do not include discrete samples of another information symbol and samples falling within the intersymbol interference interval. M = {M 1 , M 2 , ... M r }, where r <k and r is an integer, a positive number.

10. Устройство вычисления мгновенного спектра демодулятора вычисляет мгновенный спектр по принятым М дискретным отсчетам.10. The device for calculating the instantaneous spectrum of the demodulator calculates the instantaneous spectrum from the received M discrete samples.

11. В устройствах вычисления коэффициента корреляции вычисляется значение коэффициента корреляции мгновенного спектра с образами информационных символов (ряда значений спектральных составляющих).11. In devices for calculating the correlation coefficient, the value of the correlation coefficient of the instant spectrum with images of information symbols (a series of values of spectral components) is calculated.

12. Устройство принятия решения о значении символа принимает решение о номинале информационного символа путем сравнения коэффициентов корреляции мгновенного спектра с образом «0» и «1» и выбора большего значения, после чего выдает это решение на устройство формирования кодовой последовательности.12. The device for deciding on the value of the symbol makes a decision on the nominal value of the information symbol by comparing the correlation coefficients of the instantaneous spectrum with the image “0” and “1” and choosing a larger value, after which it issues this decision to the code sequence generation device.

13. В инерционном генераторе символьной частоты формируются опорные импульсы символьной синхронизации, соответствующие границе символов путем выделения из последовательности импульсов, управляющих дискретизацией непрерывного входного радиосигнала, полученных от генератора частоты дискретизации в моменты времени получения стробирующих сигналов. Импульсы символьной синхронизации подаются на устройство формирования кодовой последовательности. Инерционность генератора символьной частоты обусловлена необходимостью сохранения символьной частоты при приеме кодовых комбинаций с набором символов одинакового значения, когда границу символа определить невозможно.13. In the inertial symbol frequency generator, reference symbol synchronization pulses are formed corresponding to the symbol boundary by extracting from the sequence of pulses controlling the sampling of the continuous input radio signal received from the sampling frequency generator at the times of receiving the strobe signals. Pulses of symbol synchronization are fed to the device for generating a code sequence. The inertia of the symbol frequency generator is due to the need to preserve the symbol frequency when receiving code combinations with a set of symbols of the same value, when the symbol boundary cannot be determined.

14. Устройство формирования кодовой последовательности формирует двоичные импульсы видеочастоты с длительностью, определяемой инерционным генератором символьной частоты.14. The device for generating a code sequence generates binary pulses of a video frequency with a duration determined by an inertial generator of symbol frequency.

15. С выхода устройства формирования кодовой последовательности информация в виде двоичного кода в сопровождении импульсов символьной частоты поступает в контур дальнейшей обработки информации.15. From the output of the device for generating a code sequence, information in the form of a binary code accompanied by pulses of a symbolic frequency enters the circuit for further processing of information.

Техническим результатом изобретения является способ символьной синхронизации наземной приемно-регистрирующей аппаратуры телеметрической информации при приеме сигнала с модуляцией КИМ2-ЧМ в частотно-временной области.The technical result of the invention is a method for symbolic synchronization of terrestrial receiving and recording equipment of telemetric information when receiving a signal with modulation of CMM 2- FM in the time-frequency domain.

Новизна изобретения заключается в новом подходе к процессу символьной синхронизации, переносу процесса синхронизации из временной области в частотно-временную область.The novelty of the invention lies in a new approach to the symbol synchronization process, the transfer of the synchronization process from the time domain to the time-frequency domain.

Изобретательский уровень характеризуется применением известного ранее математического аппарата преобразования Фурье для решения задачи по поиску границ следования информационных символов сообщения и выявлением закономерностей при вычислении мгновенных спектров на данных границах.The inventive step is characterized by the use of the previously known mathematical apparatus of the Fourier transform to solve the problem of finding the boundaries of the information symbols of a message and identifying patterns when calculating instantaneous spectra at these boundaries.

Промышленная применимость - данное изобретение является промышленно применимым, так как может быть реализовано на существующих программируемых логических интегральных микросхемах.Industrial applicability - this invention is industrially applicable, as it can be implemented on existing programmable logic integrated circuits.

Источники информацииInformation sources

1. Патент RU 2472295 С2, H04L 27/26, опубл. 10.01.2013. Улучшенная синхронизация линейно-частотно-модулированных последовательностей.1. Patent RU 2472295 C2, H04L 27/26, publ. 01/10/2013. Improved synchronization of linear frequency modulated sequences.

2. Патент RU 2216748 С2, G01R 23/16, опубл. 20.11.2003. Способ распознавания сигналов систем радиосвязи. 2. Patent RU 2216748 C2, G01R 23/16, publ. 11/20/2003. A method for recognizing signals of radio communication systems.

3. Патент RU 2386165 С2, G06F 17/14, G06N 3/02, G01R 23/16, опубл. 10.04.2010. Способ определения структуры и демодуляции сигнала с неизвестной структурой.3. Patent RU 2386165 C2, G06F 17/14, G06N 3/02, G01R 23/16, publ. 04/10/2010. A method for determining the structure and demodulation of a signal with an unknown structure.

4. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов: учебное пособие / А.Б.Сергиенко. - 3-е изд. - Спб.: БХВ-Петербург, 2011. - 768 с.4. Sergienko A.B. Digital signal processing: a training manual / A.B.Sergienko. - 3rd ed. - SPb .: BHV-Petersburg, 2011 .-- 768 p.

5. Мановцев А.П. Введение в цифровую радиотелеметрию / А.П.Мановцев. - Москва: Энергия, 1967. - 343 с.5. Manovtsev A.P. Introduction to digital radio telemetry / A.P. Manovtsev. - Moscow: Energy, 1967 .-- 343 p.

Claims (1)

Способ символьной синхронизации при приеме сигнала кодоимпульсной модуляции - частотной манипуляции с известной структурой, заключающийся в определении границ символов двоичной кодовой последовательности и демодуляции принятых информационных символов, отличающийся тем, что процесс символьной синхронизации осуществляют в частотно-временной области с применением контура двухуровневой обработки сигнала, использующего алгоритм быстрого преобразования Фурье дискретизированного радиосигнала, где на первом уровне обработки осуществляют поиск границ информационных символов, основанный на вычислении коэффициентов корреляции мгновенного спектра с частотными образами информационных символов «0» и «1» и перепада символов с «0» на «1» или с «1» на «0», при этом в моменты фиксирования начала «растекания» спектра вырабатывают строб-сигналы, формируют опорные импульсы символьной синхронизации, а на втором уровне обработки сигнала осуществляют демодуляцию информационных символов на основе вычисления коэффициентов корреляции мгновенного спектра от фрагмента сигнала, соответствующего длительности информационного символа с частотными образами двоичных символов. The method of symbol synchronization upon receipt of a code-pulse modulation signal - frequency manipulation with a known structure, which consists in determining the boundaries of the binary code sequence symbols and demodulating the received information symbols, characterized in that the symbol synchronization process is carried out in the time-frequency domain using a two-level signal processing circuit using fast Fourier transform algorithm of a discretized radio signal, where at the first processing level they search for the boundaries of information symbols based on the calculation of the correlation coefficients of the instant spectrum with the frequency images of information symbols “0” and “1” and the difference of characters from “0” to “1” or from “1” to “0”, at the same time fixing the beginning of the “spreading” of the spectrum, produce strobe signals, form reference pulses of symbol synchronization, and at the second signal processing level, information symbols are demodulated based on the calculation of the correlation coefficients of the instant spectrum from the signal fragment, respectively favoring the duration of the information symbol to the frequency of binary images of characters.
RU2013128158/08A 2013-06-19 2013-06-19 Method of character synchronisation when receiving code pulse modulation or frequency keying with familiar structure RU2543567C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013128158/08A RU2543567C2 (en) 2013-06-19 2013-06-19 Method of character synchronisation when receiving code pulse modulation or frequency keying with familiar structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013128158/08A RU2543567C2 (en) 2013-06-19 2013-06-19 Method of character synchronisation when receiving code pulse modulation or frequency keying with familiar structure

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013128158A RU2013128158A (en) 2014-12-27
RU2543567C2 true RU2543567C2 (en) 2015-03-10

Family

ID=53278480

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013128158/08A RU2543567C2 (en) 2013-06-19 2013-06-19 Method of character synchronisation when receiving code pulse modulation or frequency keying with familiar structure

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2543567C2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2595952C2 (en) * 2015-01-26 2016-08-27 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации Method of character synchronization when receiving code pulse modulation - phase-shift keying with familiar structure

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2216748C2 (en) * 2001-06-21 2003-11-20 Государственное конструкторское бюро аппаратно-программных систем "Связь" Всероссийского НИИ "Градиент" Method of recognition of signals of radio communication systems
US7006587B1 (en) * 2001-11-20 2006-02-28 Cisco Technolgy, Inc. Preamble aided synchronization
US7613104B2 (en) * 2006-05-31 2009-11-03 Nokia Corporation Method, apparatus and computer program product providing synchronization for OFDMA downlink signal
RU2386765C2 (en) * 2008-07-04 2010-04-20 Андрей Алексеевич Юрик Method for construction of quakeproof structures and development of areas
RU2449471C2 (en) * 2006-10-03 2012-04-27 Квэлкомм Инкорпорейтед Synchronisation transmissions in wireless communication system
RU2472295C2 (en) * 2007-04-30 2013-01-10 Телефонактиеболагет Лм Эрикссон (Пабл) Improved synchronisation of linear-frequency modulated sequences

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2216748C2 (en) * 2001-06-21 2003-11-20 Государственное конструкторское бюро аппаратно-программных систем "Связь" Всероссийского НИИ "Градиент" Method of recognition of signals of radio communication systems
US7006587B1 (en) * 2001-11-20 2006-02-28 Cisco Technolgy, Inc. Preamble aided synchronization
US7613104B2 (en) * 2006-05-31 2009-11-03 Nokia Corporation Method, apparatus and computer program product providing synchronization for OFDMA downlink signal
RU2449471C2 (en) * 2006-10-03 2012-04-27 Квэлкомм Инкорпорейтед Synchronisation transmissions in wireless communication system
RU2472295C2 (en) * 2007-04-30 2013-01-10 Телефонактиеболагет Лм Эрикссон (Пабл) Improved synchronisation of linear-frequency modulated sequences
RU2386765C2 (en) * 2008-07-04 2010-04-20 Андрей Алексеевич Юрик Method for construction of quakeproof structures and development of areas

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013128158A (en) 2014-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zheng et al. Super-resolution delay-Doppler estimation for OFDM passive radar
CN107579756B (en) Low complexity, low power and long range radio receiver
US7027429B2 (en) Method and apparatus for time and frequency synchronization of OFDM communication systems
US10855494B2 (en) Transmitter and receiver and corresponding methods
CN104022995B (en) A kind of OFDM precise timing synchronization methods based on Zadoff Chu sequences
CN105743612B (en) The method that Real-Time Blind solution tunes up frequency displacement short-term burst signal
CN104125190A (en) OFDM (orthogonal frequency division multiplexing) system symbol timing synchronization realizing method suitable for low-signal-to-noise-ratio channel environments
CN104022996B (en) Channel estimation-based timing synchronization method for orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system
CN107342960B (en) Non-data-aided frequency offset estimation method suitable for amplitude phase shift keying
CN112187316A (en) Signal processing method, signal processing device, receiver and storage medium
US5598439A (en) Method and apparatus for symbol clock phase recovery
CN109792698B (en) Receiver and method for compensating frequency error of reference clock
CN104363194A (en) PSK (phase shift keying) modulation recognition method based on wave form transformation
CN107835036A (en) Non- cooperation Frequency Hopping Signal crack method
RU2595952C2 (en) Method of character synchronization when receiving code pulse modulation - phase-shift keying with familiar structure
US7460618B2 (en) System and method for obtaining accurate symbol rate and carrier phase, frequency, and timing acquisition for minimum shift keyed waveform
CN105024966B (en) The symbol timing synchronization method of ofdm system
RU2543567C2 (en) Method of character synchronisation when receiving code pulse modulation or frequency keying with familiar structure
US8472564B1 (en) Method of automated demodulation and classification of phase-shift-keying signals using hysteretic differential zero-crossing time samples
JP2013046382A (en) Radio signal synchronous processing apparatus
RU2425394C2 (en) Method of detecting distorted pulsed signals
JP6429229B2 (en) Train control device
CN1333566C (en) OFDM blind synchronizing method based on phase information and real part detection
WO2016062033A1 (en) Frequency compensation processing method and device
CN105188129B (en) Synchronization acquistion and tracking based on the collaboration of multi-angle fractional order correlation

Legal Events

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

Effective date: 20150620