RU2544178C1 - Device for receiving discrete signals transmitted through multibeam communication channel - Google Patents

Device for receiving discrete signals transmitted through multibeam communication channel Download PDF

Info

Publication number
RU2544178C1
RU2544178C1 RU2013145797/07A RU2013145797A RU2544178C1 RU 2544178 C1 RU2544178 C1 RU 2544178C1 RU 2013145797/07 A RU2013145797/07 A RU 2013145797/07A RU 2013145797 A RU2013145797 A RU 2013145797A RU 2544178 C1 RU2544178 C1 RU 2544178C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stage
correlator
output
input
frequency band
Prior art date
Application number
RU2013145797/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013145797A (en
Inventor
Анатолий Геннадиевич Голубев
Павел Александрович Молчанов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Камчатский гидрофизический институт" (ОАО "КГФИ")
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 Открытое акционерное общество "Камчатский гидрофизический институт" (ОАО "КГФИ") filed Critical Открытое акционерное общество "Камчатский гидрофизический институт" (ОАО "КГФИ")
Priority to RU2013145797/07A priority Critical patent/RU2544178C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2544178C1 publication Critical patent/RU2544178C1/en
Publication of RU2013145797A publication Critical patent/RU2013145797A/en

Links

Images

Landscapes

  • Monitoring And Testing Of Transmission In General (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: device for receiving discrete signals transmitted through a multibeam communication channel comprises at least two first-stage correlators, at least one second-stage correlator and a decision device. The common input of the first-stage correlators is the input of the device; the first first-stage correlator calculates correlation between received and information signals; the output of the first first-stage correlator is connected to the first input of the second-stage correlator, the output of which is connected to the input of the decision device, and the output of the decision device is the output of the disclosed device. A unit for converting an estimate of pulsed channel reaction from the frequency band of the test signal into an estimate of pulsed channel reaction in the bandwidth of the information signal is connected between the output of the second first-stage correlator and the second input of the second-stage correlators, wherein the second first-stage correlator calculates correlation between the received and test signals.
EFFECT: accuracy of estimating pulsed channel reaction on a series of test pulses transmitted in a frequency band which does not match the frequency band of information pulses.
2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области передачи дискретной информации и предназначено для применения в устройствах приема (декодирования) сигналов связи, передаваемых, например, в KB радиоканале или иных каналах с многолучевым распространением.The invention relates to the field of transmission of discrete information and is intended for use in devices for receiving (decoding) communication signals transmitted, for example, in a KB radio channel or other channels with multipath propagation.

Основные проблемы, встающие перед разработчиком устройств приема сигналов, прошедших через многолучевой канал связи, состоят в рассеянии энергии сигнала по времени, что (в отсутствие технических мероприятий по компенсации этого эффекта) приводит к снижению отношения сигнал/шум на решающем устройстве.The main problems facing the developer of signal reception devices that have passed through the multipath communication channel are the dissipation of the signal energy over time, which (in the absence of technical measures to compensate for this effect) leads to a decrease in the signal-to-noise ratio on the solving device.

Для преодоления этих проблем необходимо априорное знание мгновенной формы импульсной реакции канала (ИРК). Далее используем следующую терминологию: ИРК - реакция канала распространения на входное воздействие в виде δ-функции (бесконечно короткого импульса), ИРК в полосе частот некоторого сигнала S(n) - свертка реакции канала на δ-функцию с автокорреляционной функцией этого сигнала. При известной ИРК весь алфавит передаваемых символов может быть предсказан, т.е. пересчитан к точке приема. В связи с этим большинство известных решений указанных проблем так или иначе основаны на излучении наряду с информационными (т.е. неизвестными на приемном конце системы связи) символами или сигналами также испытательных (или тест-) сигналов, по которым осуществляется оценивание мгновенной ИРК или, точнее, ИРК в полосе частот испытательного импульса. Такой принцип передачи именуется как «система с испытательным импульсом и предсказанием» (или СИИП) (см., например, [1], раздел 3.1, в частности, сноска на с.109).To overcome these problems, a priori knowledge of the instantaneous form of the channel impulse response (IRF) is necessary. Next, we use the following terminology: KFM — response of the propagation channel to the input action in the form of a δ-function (infinitely short pulse), KFM in the frequency band of some signal S (n) —convolution of the channel’s response to the δ-function with the autocorrelation function of this signal. With the known KFM, the entire alphabet of transmitted characters can be predicted, i.e. recounted to the point of reception. In this regard, most of the known solutions to these problems are one way or another based on radiation along with information (i.e., unknown at the receiving end of the communication system) symbols or signals of test (or test) signals that evaluate the instantaneous KFM or, more precisely, the KFM in the frequency band of the test pulse. Such a transmission principle is referred to as a “system with a test pulse and prediction” (or SIIP) (see, for example, [1], section 3.1, in particular, the footnote on p.109).

Этот принцип лежит и в основе, в частности, объектов [2-4].This principle underlies, in particular, objects [2-4].

Недостатком принципа построения системы связи, на которую рассчитаны известные аналоги, является сравнительно низкое качество приема (декодирования) сообщений, обусловленное либо потерей времени при раздельной во времени передаче испытательных и информационных импульсов (как это имеет место в [1]), либо действием испытательных импульсов, мешающем приему информационных импульсов (а также и наоборот, действием информационных импульсов, мешающем приему испытательных импульсов), при одновременной передаче и тех, и других импульсов в одной и той же полосе частот. Недостатком известных аналогов является то, что в условиях прихода (передачи) испытательных и информационных импульсов в разных полосах частот они неработоспособны.The disadvantage of the principle of constructing a communication system for which well-known analogues are designed is the relatively low quality of reception (decoding) of messages, caused either by a loss of time during the transmission of test and information pulses separated in time (as is the case in [1]), or by the action of test pulses , which interferes with the reception of information pulses (and also vice versa, the action of information pulses, which interferes with the reception of test pulses), while transmitting both those and other pulses in one In the same frequency band. A disadvantage of the known analogues is that under the conditions of arrival (transmission) of test and information pulses in different frequency bands, they are inoperative.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является устройство, описанное в [5]. Оно выбирается в качестве прототипа. Прототип решает следующую задачу. Передан один из двух возможных сигналов или связных символов (бинарная система связи) - S1(t) или S2(t), причем оба символа расположены в одной и той же полосе частот. Форма переданного сигнала (символа) при распространении в многолучевом канале подверглась искажениям, описываемым как свертка этого символа с ИРК, форма которой априорно неизвестна. В точке приема требуется принять решение о том, какой из двух символов был передан.The closest in technical essence to the claimed object is the device described in [5]. It is selected as a prototype. The prototype solves the following problem. One of two possible signals or connected symbols (binary communication system) is transmitted - S1 (t) or S2 (t), both symbols being located in the same frequency band. The shape of the transmitted signal (symbol) during propagation in the multipath channel was distorted, described as a convolution of this symbol with the KFM, the shape of which is a priori unknown. At the point of reception, a decision must be made as to which of the two characters was transmitted.

Блок-схема прототипа приведена на фиг.1; пояснения по ней приведены ниже при описании принципа действия прототипа.The block diagram of the prototype is shown in figure 1; explanations on it are given below when describing the principle of operation of the prototype.

Принцип действия прототипа состоит в следующем. Для каждого возможного момента прихода связного сигнала вычисляется взаимная корреляции между принятым сигналом и каждым из двух возможных символов S1(t) или S2(t). Это действие выполняется корреляторами первой ступени (КПС) (позиции 1-1 и 1-2 на фиг.1). В результате выполнения этой функции на выходах КПС 1-1 и 1-2 формируются временные реализации, причем на выходе того КПС, опорное колебание которого совпадает с фактически переданным символом, эта временная реализация есть оценка ИРК в рабочей полосе частот, а на выходе другого КПС - только шум. В связи с тем, что прототипу информация о том, какой именно из двух возможных символов был передан, неизвестна, в нем осуществляется суммирование (одноименных временных отсчетов) временных реализаций, сформированных на выходах обоих КПС (сумматор 2 на фиг.1). Этот результат суммирования оценку ИРК в рабочей полосе частот заведомо содержит. Сумматор 2 является также накапливающим на скользящем интервале времени, т.е. в нем накапливаются массивы оценок ИРК, формируемые последовательно во времени по мере прихода серии связных символов. Далее реализуется вычисление корреляции между оценкой ИРК (она формируется на выходе сумматора 2) и каждой из временных реализаций, сформированных на выходах КПС 1-1 и 1-2. Эта функция выполняется в корреляторах второй ступени (КВС) (позиции 3-1 и 3-2 на фиг.1).The principle of operation of the prototype is as follows. For each possible moment of arrival of the connected signal, the mutual correlation between the received signal and each of the two possible symbols S1 (t) or S2 (t) is calculated. This action is performed by the correlators of the first stage (KPS) (positions 1-1 and 1-2 in figure 1). As a result of performing this function, temporary implementations are formed at the outputs of the KPS 1-1 and 1-2, and at the output of that KPS, the reference oscillation of which coincides with the actually transmitted symbol, this temporary implementation is an estimate of the KFM in the working frequency band, and at the output of another KPS - just noise. Due to the fact that the prototype information about which of the two possible characters was transmitted is unknown, it sums up (the same time samples) of temporary realizations formed at the outputs of both KPS (adder 2 in figure 1). This result of summing the estimate of the KFM in the working frequency band obviously contains. The adder 2 is also cumulative over a moving time interval, i.e. it accumulates arrays of KFM estimates, which are formed sequentially in time as a series of connected symbols arrives. Next, the calculation of the correlation between the estimate of the KFM (it is formed at the output of the adder 2) and each of the temporary realizations formed at the outputs of the KPS 1-1 and 1-2 is implemented. This function is performed in the correlators of the second stage (FAC) (position 3-1 and 3-2 in figure 1).

Примечание. Дискретная корреляция (а все перечисленные операции являются дискретными, т.е. выполняются в дискретном времени) есть скалярное произведение массивов временных отсчетов сигнала и опорного колебания (в нашем случае это имеет место в корреляторах первой ступени) либо отсчетов двух сигналов (в нашем случае это имеет место в корреляторе второй ступени), вычисляемое при обновлении массива отсчетов входного сигнала (в корреляторах первой ступени) или обоих сигналов (в корреляторе второй ступени) при каждом обновлении результата вычисления корреляции, например, на один или более отсчетов. Свертка - та же корреляция, но при ее вычислении один из двух массивов (в основном, это касается массива отсчетов опорного колебания) читается в обратном порядке следования индексов аргумента времени. В прототипе фигурирует понятие «коррелятор», но фактически речь может идти и о вычислении сверток. При выполнении всех операций в дискретном времени аргумент времени t представляется своими дискетами tn=n·fд, где fд - частота дискретизации. В связи с этим далее все сигналы записаны как сигналы дискретного времени S(n)=S(tn).Note. Discrete correlation (and all of the above operations are discrete, i.e., performed in discrete time) is a scalar product of arrays of time samples of the signal and the reference wave (in our case, this takes place in the correlators of the first stage) or samples of two signals (in our case, takes place in the correlator of the second stage), calculated when updating the array of samples of the input signal (in the correlators of the first stage) or both signals (in the correlator of the second stage) with each update of the result of calculating the corre Relations, for example, to one or more samples. Convolution is the same correlation, but when it is calculated, one of the two arrays (this mainly concerns the array of samples of the reference oscillation) is read in the reverse order of the indices of the time argument. In the prototype, the concept of "correlator" appears, but in fact, we can talk about the calculation of convolutions. When performing all operations in discrete time, the time argument t is represented by its floppy disks t n = n · f d , where f d is the sampling frequency. In this regard, further, all signals are recorded as discrete time signals S (n) = S (t n ).

Далее для конкретности положим, что передан символ S1(n). При этом в КВС 3-1 фактически формируется отклик, пропорциональный энергии переданного многолучевого сигнала (т.е. искаженного по форме символа S1(n)), что соответствует эффекту когерентного сложения лучей. Этот отклик характеризуется высоким уровнем. На выходе же КВС 3-2 в данной ситуации формируется лишь реализация шума (у нее низкий уровень), что позволяет при сравнении (в решающем устройстве 4) уровней откликов, сформированных на выходах КВС 3-1 и 3-2, между собой и/или с порогом принять решение о фактически переданном символе. Так, в рассматриваемом случае большим и/или превышающим порог будет, как правило, уровень на выходе КВС 3-1, что приведет (также, как правило) к принятию решения о том, что предан символ S1(n), что в рассматриваемой ситуации и является правильным решением.Further, for concreteness, we assume that the symbol S1 (n) is transmitted. Moreover, in FAC 3-1, a response is actually formed proportional to the energy of the transmitted multipath signal (i.e., distorted in the shape of the symbol S1 (n)), which corresponds to the effect of coherent addition of rays. This response is characterized by a high level. At the same time, the output of PIC 3-2 in this situation is only the realization of noise (it has a low level), which allows for comparing (in the resolver 4) the response levels generated at the outputs of PIC 3-1 and 3-2, with each other and / or with a threshold to decide on the actually transmitted character. So, in the case under consideration, as a rule, the level at the output of the PIC 3-1 will be large and / or exceeding the threshold, which will lead (also, as a rule) to the decision that the symbol S1 (n) is betrayed, which in the situation under consideration and is the right decision.

Таким образом, в прототипе проблема временного рассеяния энергии сигнала связи решена, поскольку, как отмечено выше, достигнут эффект, эквивалентный когерентному сложению всех лучей. Недостатком прототипа, как и упомянутых аналогов, является то, что он неприменим при передаче испытательных и информационных импульсов в разных полосах частот.Thus, in the prototype, the problem of temporal dispersion of the energy of the communication signal is solved, because, as noted above, an effect is achieved that is equivalent to the coherent addition of all the rays. The disadvantage of the prototype, as well as the mentioned analogues, is that it is not applicable when transmitting test and information pulses in different frequency bands.

Целью заявляемого устройства является устранение указанного недостатка прототипа, т.е. обеспечение возможности приема (декодирования) сообщения при передаче испытательных и информационных импульсов в разных полосах частот. Цель достигается тем, что в устройство, содержащее не менее двух корреляторов первой ступени, не менее одного коррелятора второй ступени, а также решающее устройство, причем общий вход корреляторов первой ступени является входом заявляемого устройства, выход первого из корреляторов первой ступени подключен к первому входу коррелятора второй ступени, выход которого подключен ко входу решающего устройства, а выход решающего устройства является выходом заявляемого устройства, введен блок пересчета оценки импульсной реакции канала, включенный между выходом второго коррелятора первой ступени и вторым входом коррелятора второй ступени.The purpose of the claimed device is to eliminate the specified disadvantage of the prototype, i.e. providing the possibility of receiving (decoding) messages when transmitting test and information pulses in different frequency bands. The goal is achieved in that in a device containing at least two correlators of the first stage, at least one correlator of the second stage, as well as a solving device, the common input of the correlators of the first stage being the input of the inventive device, the output of the first of the correlators of the first stage connected to the first input of the correlator the second stage, the output of which is connected to the input of the deciding device, and the output of the deciding device is the output of the inventive device, a conversion unit for evaluating the impulse response of the channel is introduced, including between the output of the second correlator of the first stage and the second input of the correlator of the second stage.

Заявляемый объект может быть использован в системе связи в общем случае с многопозиционным кодированием (при этом в нем соответственно увеличивается количество корреляторов первой и второй ступени). Однако минимальный состав его признаков имеет место в случае его использования в бинарной системе связи, причем с пассивной паузой. При этом алфавит передаваемые символов состоит всего из двух символов «0» и «1», кодируемых при передаче сообщения, например, как нулевой уровень (т.е. отсутствие излучения или пассивная пауза) и S1(n) соответственно. Одновременно с каждым информационным излучается и испытательный импульс Sи(n), причем последний излучается в полосе частот, не совпадающей с полосой частот информационных символов (импульсов). Возможен и такой вариант работы системы, при котором в случае передачи символа «0» испытательный импульс не излучается.The inventive object can be used in a communication system in the general case with multi-position coding (while the number of correlators of the first and second steps accordingly increases in it). However, the minimum composition of its features occurs if it is used in a binary communication system, and with a passive pause. Moreover, the alphabet of transmitted characters consists of only two characters “0” and “1”, encoded during the transmission of a message, for example, as a zero level (ie, no radiation or passive pause) and S1 (n), respectively. Simultaneously with each information one, a test impulse Sи (n) is also emitted, the latter being emitted in a frequency band that does not coincide with the frequency band of information symbols (pulses). A variant of the system operation is also possible in which, in the case of transmitting the “0” symbol, the test pulse is not emitted.

Блок-схема заявляемого объекта приведена на фиг.2, где обозначены:The block diagram of the claimed object is shown in figure 2, where indicated:

- 1-1 и 1-2 - корреляторы первой ступени;- 1-1 and 1-2 - correlators of the first stage;

- 2 - коррелятор второй ступени;- 2 - correlator of the second stage;

- 3 - блок пересчета импульсной реакции канала;- 3 - block conversion of the impulse response of the channel;

- 4 - решающее устройство.- 4 - decisive device.

Каждый коррелятор первой ступени (1-1 и 1-2) реализуется, например, в соответствии с [6], блок-схема на рис.5.14, с.295. При этом сигнальным входом коррелятора является нижний на указанном рис.5.14 вход, на который подается принимаемый сигнал x(n). Опорная же функция коррелятора первой ступени (на указанном рис.5.14 она обозначена как h(n)) хранится в его долговременной памяти, на рис.5.14 для простоты не показанной. В заявляемом устройстве опорные функции корреляторов первой ступени h(n) имеют вид:Each correlator of the first stage (1-1 and 1-2) is implemented, for example, in accordance with [6], the block diagram in Fig.5.14, p.295. In this case, the signal input of the correlator is the lower input in the indicated Fig. 5.14, to which the received signal x (n) is supplied. The reference function of the correlator of the first stage (in the indicated Fig. 5.14 it is designated as h (n)) is stored in its long-term memory, which is not shown in Fig. 5.14 for simplicity. In the claimed device, the support functions of the correlators of the first stage h (n) are:

- коррелятор 1-1 - h1(n)=S1(n);- correlator 1-1 - h1 (n) = S1 (n);

- коррелятор 1-2 - h1(n)=Sи(n).- correlator 1-2 - h1 (n) = Si and (n).

При реализации коррелятора первой ступени в спектральной области (т.е. на базе процедуры быстрой свертки) над опорной функцией каждого из этих корреляторов заранее выполняется операция дискретного преобразования Фурье (ДПФ), и массив результата ДПФ (результат его комплексного сопряжения) запоминается в долговременной памяти соответствующего коррелятора первой ступени. Над массивами отсчетов входного сигнала x(n) также выполняется ДПФ, далее выполняется поэлементное перемножение (т.е перемножение одноименных отсчетов) массивов результатов ДПФ над опорной функцией и входным сигналом и обратное ДПФ (ОДПФ) от массива результатов указанного перемножения. Период обновления массива отсчетов входного сигнала при смежных по времени циклах вычисления корреляции в каждом из корреляторов первой ступени обычно выбирается равным длительности каждого из сигналов (импульсов) S1(n) и Sи(n) (длительности этих сигналов в простейшем случае совпадают), при этом длина окна ДПФ составляет двойную длительность каждого из этих сигналов. Два независимо работающих коррелятора первой ступени показаны на фиг.2 условно. При их реализации в спектральной области входящая в состав этих корреляторов процедура ДПФ от входного сигнала может быть для двух корреляторов первой ступени общей.When the correlator of the first stage is implemented in the spectral region (i.e., based on the fast convolution procedure), the discrete Fourier transform (DFT) operation is performed in advance on the support function of each of these correlators, and the array of the DFT result (the result of its complex conjugation) is stored in long-term memory corresponding correlator of the first stage. DFT is also performed over the arrays of samples of the input signal x (n), then elementwise multiplication (i.e., multiplication of the same samples) of the arrays of DFT results over the reference function and input signal and the inverse DFT (DFT) from the array of the results of the specified multiplication are performed. The period of updating the array of samples of the input signal for adjacent time cycles of calculating the correlation in each of the correlators of the first stage is usually chosen equal to the duration of each of the signals (pulses) S1 (n) and Sи (n) (the durations of these signals coincide in the simplest case), while the length of the DFT window is the double duration of each of these signals. Two independently working correlators of the first stage are shown in FIG. 2 conditionally. When implemented in the spectral region, the DFT from the input signal that is part of these correlators can be common for two correlators of the first stage.

Возможен также эквивалентный рассмотренному вариант блок-схемы коррелятора первой ступени во временной области; описание этого варианта коррелятора приведено [6], рис.6.18б, с.418, где (в соответствии с сегодняшним уровнем техники) вместо рециркулирующей линии задержки, хранящей массив временных отсчетов опорного сигнала при его жестком ограничении, реализуется многоразрядный регистр сдвига, хранящий те же отсчеты, представленные многоразрядными кодовыми словами. Динамика обновления входных и выходных данных рассматриваемого коррелятора иллюстрируется, например, в [7], с.76-78.A variant of the block diagram of the correlator of the first stage in the time domain equivalent to the one considered is also possible; A description of this correlator option is given [6], Fig. 6.18b, p. 418, where (in accordance with the current state of the art), instead of a recirculating delay line that stores an array of time samples of the reference signal when it is strictly limited, a multi-bit shift register is stored that stores the samples represented by multi-bit code words. The dynamics of updating the input and output data of the correlator under consideration is illustrated, for example, in [7], pp. 76-78.

Коррелятор второй ступени 2 реализуется аналогично коррелятору первой ступени (предпочтительно в варианте во временной области), с той лишь разницей, что нем отсутствует долговременная память, хранящая опорное колебание. Длительность цикла обновления сигнала на выходе коррелятора второй ступени может составлять, например, один период дискретизации входных сигналов.The correlator of the second stage 2 is implemented similarly to the correlator of the first stage (preferably in the time-domain variant), with the only difference being that it does not have a long-term memory that stores the reference oscillation. The duration of the signal update cycle at the output of the correlator of the second stage may be, for example, one sampling period of the input signals.

Блок пересчета оценки ИРК 3 осуществляет пересчет оценки ИРК

Figure 00000001
в полосе частот испытательного импульса Sи(n), сформированной на выходе второго коррелятора первой ступени (т.е. коррелятора 1-2), например, в оценку ИРК
Figure 00000002
в полосе частот информационного импульса S1(n). Блок-схема варианта реализации блока 3 приведена на фиг.3, где обозначены:The unit for recalculating the assessment of the KFM 3
Figure 00000001
in the frequency band of the test pulse Sи (n), formed at the output of the second correlator of the first stage (i.e., correlator 1-2), for example, in the estimation of the KFM
Figure 00000002
in the frequency band of the information pulse S1 (n). The block diagram of an embodiment of block 3 is shown in figure 3, where are indicated:

- 5-1, 5-2 - блоки долговременной памяти;- 5-1, 5-2 - blocks of long-term memory;

- 6 - вычислитель ДПФ;- 6 - DFT calculator;

- 7 - блок деления;- 7 - block division;

- 8 - блок умножения;- 8 - block multiplication;

- 9 - вычислитель ОДПФ.- 9 - DFT calculator.

В блоках долговременной памяти 5-1 и 5-2 хранятся спектры сигнала S1(n) и испытательного импульса Sи(n). Эти блоки показаны на фиг.3 условно и могут быть совмещены с блоками долговременной памяти, входящими с состав корреляторов первой ступени 1-1 и 1-2 и хранящих соответствующие массивы спектров указанных сигналов (импульсов). Блок 9 осуществляет вычисление операции обратного ДПФ (ОДПФ). Функции остальных блоков, входящих в блок-схему на фиг.3, однозначно определяются их названиями. Таким образом, выходной сигнал блока 3 (в рассматриваемом варианте его реализации) вычисляется указанный пересчет по формулеIn the long-term memory blocks 5-1 and 5-2, the spectra of the signal S1 (n) and the test pulse Sи (n) are stored. These blocks are shown in Fig. 3 conditionally and can be combined with long-term memory blocks included in the composition of the correlators of the first stage 1-1 and 1-2 and storing the corresponding arrays of spectra of these signals (pulses). Block 9 performs the calculation of the inverse DFT (DFT) operation. The functions of the remaining blocks included in the block diagram of figure 3, are uniquely determined by their names. Thus, the output signal of block 3 (in the considered version of its implementation) calculates the specified recalculation according to the formula

Figure 00000003
Figure 00000003

где запись ОДПФ{M(k)} означает выполнение операции ОДПФ над массивом отсчетов дискретного спектра M(k) (k - дискретный аргумент частоты), определяемого какwhere the entry of the FFT {M (k)} means the performance of the FFT operation on the array of samples of the discrete spectrum M (k) (k is the discrete argument of the frequency), defined as

Figure 00000004
Figure 00000004

где S1(k), Sи(k) и

Figure 00000005
- массивы спектров, являющиеся результатами выполнения операции ДПФ над массивами временных отсчетов соответственно информационного сигнала S1(n), испытательного сигнала Sи(n), а также оценки ИРК в полосе частот испытательного сигнала.where S1 (k), Sи (k) and
Figure 00000005
- arrays of spectra, which are the results of the DFT operation on arrays of time samples, respectively, of the information signal S1 (n), test signal Sи (n), as well as estimates of the KFM in the frequency band of the test signal.

При реализации коррелятора первой ступени 1-2 в спектральной области (т.е. на базе процедуры быстрой свертки) в нем используемый в соотношении (2) дискретный спектр

Figure 00000005
формируется как промежуточный результат. При этом данный результат может быть использован для расчета по формуле (2) без дополнительной операции ДПФ (при этом вычислитель ДПФ 6, показанный на блок-схеме фиг.3, фактически заменяется оперативной памятью, хранящей поступающие в блок 3 из второго коррелятора первой ступени 1-2 текущие результаты вычисления массивов
Figure 00000005
).When implementing the correlator of the first stage 1-2 in the spectral region (i.e., based on the fast convolution procedure), the discrete spectrum used in relation (2)
Figure 00000005
formed as an intermediate result. Moreover, this result can be used to calculate according to the formula (2) without additional DFT operation (in this case, the DFT calculator 6 shown in the block diagram of Fig. 3 is actually replaced by the random access memory that stores incoming to block 3 from the second correlator of the first stage 1 -2 current array calculation results
Figure 00000005
)

Решающее устройство 4 представляет собой схему сравнения текущего уровня сигнала на его входе с заданным порогом, хранящимся в его долговременной памяти. В случае превышения уровнем сигнала порога на выходе решающего устройства 4 формируется, например, код «1», а в противном случае - код «0». Следует заметить, что реализуемая корреляторами 1-1, 1-2 и 2 процедура вычисления корреляции между входным и опорным сигналами является линейной (при этом опорные сигналы (или их спектры) корреляторов 1-1 и 1-2 хранятся в долговременной памяти этих блоков, а опорный сигнал коррелятора 2 оперативно вырабатывается блоком пересчета импульсной реакции канала 3), и поэтому корреляторы 1-1 и 2 без изменения принципа действия заявляемого объекта могут быть переставлены местами. При этом связь между выходом блока пересчета импульсной реакции канала 3 и опорным входом коррелятора 2 сохраняется.The decisive device 4 is a comparison circuit of the current signal level at its input with a predetermined threshold stored in its long-term memory. In case the signal level exceeds the threshold, at the output of the deciding device 4, for example, code “1” is generated, and otherwise - code “0”. It should be noted that the procedure for calculating the correlation between the input and reference signals implemented by the correlators 1-1, 1-2, and 2 is linear (the reference signals (or their spectra) of the correlators 1-1 and 1-2 are stored in the long-term memory of these blocks, and the reference signal of the correlator 2 is operatively generated by the impulse response conversion unit of channel 3), and therefore the correlators 1-1 and 2 can be rearranged without changing the principle of operation of the claimed object. In this case, the connection between the output of the impulse response conversion unit of channel 3 and the reference input of the correlator 2 is maintained.

Принцип действия заявляемого устройства состоит в следующем. При передаче символа «1» (сигнала S1(n)) на выходе коррелятора первой ступени 1-1 (опорное колебание которого совпадает с сигналом S1(n)) формируется отклик, равный свертке ИРК с автокорреляционной функцией сигнала S1(n). При этом на выходе коррелятора первой ступени 1-2 (опорное колебание которого совпадает с сигналом Sи(n)) формируется отклик, равный свертке ИРК с автокорреляционной функцией сигнала Sи(n), т.е. формируется оценка ИРК в полосе частот испытательного импульса Sи(n). Упомянутый отклик коррелятора первой ступени 1-1 в рассматриваемой ситуации можно считать оценкой ИРК в полосе частот информационного импульса S1(n). В связи с несовпадением диапазонов частот, занимаемых информационным и испытательным импульсами, оценки ИРК в диапазонах частот этих импульсов некоррелированы, причем вне зависимости от того, какой из символов был передан. В результате же пересчета оценки ИРК в полосе частот испытательного импульса в оценку ИРК в полосе частот информационного импульса, осуществляемого в блоке пересчета 3, формируемые на входах коррелятора второй ступени 2 в случае передачи символа «1», становятся коррелированными (совпадающими с точностью до имеющих место на этих входах шумов). Вследствие этого при передаче символа «1» уровень отклика коррелятора второй ступени 2 высок, и тогда решающее устройство 4 формирует код «1». При передаче же информационного символа «0» на выходе коррелятора первой ступени 1-1 формируется отклик в виде одной только помехи; при этом вне зависимости от того, излучался ли вместе с этим информационным символом испытательный импульс или нет, сигналы на входах коррелятора второй ступени 2 (несмотря на выполнение пересчета в боле 3) остаются некоррелированными, что предопределяет низкий уровень отклика коррелятора второй ступени 2, и тогда решающее устройство 4 формирует код «0».The principle of operation of the claimed device is as follows. When transmitting the symbol "1" (signal S1 (n)) at the output of the correlator of the first stage 1-1 (the reference oscillation of which coincides with the signal S1 (n)), a response is formed equal to the convolution of the KFM with the autocorrelation function of the signal S1 (n). At the same time, at the output of the correlator of the first stage 1-2 (whose reference oscillation coincides with the signal Si (n)), a response is formed equal to the convolution of the KFM with the autocorrelation function of the signal Si (n), i.e. an estimate of the KFM is formed in the frequency band of the test impulse Sи (n). The mentioned response of the correlator of the first stage 1-1 in the situation under consideration can be considered an estimate of the KFM in the frequency band of the information pulse S1 (n). Due to the mismatch of the frequency ranges occupied by the information and test pulses, the KFM estimates in the frequency ranges of these pulses are uncorrelated, regardless of which symbol was transmitted. As a result of recalculation of the estimate of the KFM in the frequency band of the test pulse to the estimate of the KFM in the frequency band of the information pulse carried out in the conversion unit 3, formed at the inputs of the correlator of the second stage 2 in the case of transmitting the symbol “1”, become correlated (coinciding to within at these noise inputs). As a result of this, when transmitting the symbol “1”, the response level of the correlator of the second stage 2 is high, and then the resolver 4 generates the code “1”. When transmitting the information symbol "0" at the output of the correlator of the first stage 1-1, a response is formed in the form of interference alone; in this case, regardless of whether a test pulse was emitted with this information symbol or not, the signals at the inputs of the correlator of the second stage 2 (despite the conversion in bol 3) remain uncorrelated, which determines the low level of response of the correlator of the second stage 2, and then the solving device 4 generates a code "0".

В случаях использования заявляемого устройства в системах связи типа СИИП с многопозиционным (N-позиционным) кодированием в нем количество корреляторов первой ступени равно N+1, а второй ступени - N. В случаях использования заявляемого устройства в системах связи, работающих при многопозиционном кодировании, но без специального испытательного импульса, когда оценки ИРК формируются с помощью излучаемых в разных частотных диапазонах информационных импульсов, в нем количество корреляторов первой и второй ступеней равно по N. В обеих указанных ситуациях решающее устройство имеет N входов.In cases of using the inventive device in communication systems of the SIIP type with multi-position (N-position) coding, the number of correlators of the first stage is N + 1 and the second stage is N. In cases of using the inventive device in communication systems operating with multi-position coding, without a special test pulse, when estimates of the KFM are generated using information pulses radiated in different frequency ranges, the number of correlators of the first and second steps is equal to N in each. x situations solver has N inputs.

Как отмечено выше, при совпадении диапазонов частот, в которых передаются информационные и испытательные сигналы, имеет место действие (влияние), мешающее приему этих сигналов, т.е. информационный сигнал является помехой для «ветви» приема испытательного сигнала (т.е. соответствующего коррелятора первой ступени) и наоборот. Частотное же разнесение информационных и испытательных сигналов обеспечивает повышение качества приема (декодирования) за счет устранения указанного мешающего влияния. Заявляемое устройство, в отличие от известных аналогов, обеспечивает возможность приема (декодирования) сигналов при передаче информационных и испытательных импульсов в разных диапазонах частот, т.е. его применение позволяет реализовать указанный выше эффект повышения качества приема.As noted above, with the coincidence of the frequency ranges in which information and test signals are transmitted, there is an action (influence) that interferes with the reception of these signals, i.e. the information signal is an obstacle to the “branch” of receiving the test signal (ie, the corresponding correlator of the first stage) and vice versa. Frequency diversity of information and test signals provides improved reception (decoding) quality by eliminating this interfering effect. The inventive device, in contrast to the known analogues, provides the ability to receive (decode) signals when transmitting information and test pulses in different frequency ranges, i.e. its application allows you to realize the above effect of improving the quality of reception.

ЛитератураLiterature

1. Д.Д. Кловский. Передача дискретных сообщений по радиоканалам. М.: Связь, 1969.1. D.D. Klovsky. Transmission of discrete messages over the air. M.: Communication, 1969.

2. Устройство приема дискретных сигналов в многолучевом канале связи. Пат. РФ №2048701.2. A device for receiving discrete signals in a multipath communication channel. Pat. RF №2048701.

3. Цифровое устройство для демодуляции дискретных сигналов в многолучевом канале связи. Пат. РФ 2267230.3. Digital device for demodulating discrete signals in a multipath communication channel. Pat. RF 2267230.

4. Устройство для передачи дискретных сигналов в многолучевом канале связи. Пат. РФ №959291.4. Device for transmitting discrete signals in a multipath communication channel. Pat. RF №959291.

5. Sussman S.M. A matched filter communication system for multipath channels // IEEE Trans. IT - 6. N 3. June 1960.5. Sussman S.M. A matched filter communication system for multipath channels // IEEE Trans. IT - 6. N 3. June 1960.

6. «Применение цифровой обработки сигналов». Под ред. Э. Оппенгейма. М.: Мир, 1980.6. "The use of digital signal processing." Ed. E. Oppenheim. M .: Mir, 1980.

7. Л. Рабинер, Б. Гоулд. Теория и применение цифровой обработки сигналов. М.: Мир, 1978.7. L. Rabiner, B. Gould. Theory and application of digital signal processing. M .: Mir, 1978.

Claims (2)

1. Устройство для приема дискретных сигналов, прошедших многолучевой канал связи, содержащее не менее двух корреляторов первой ступени, не менее одного коррелятора второй ступени, а также решающее устройство, причем общий вход корреляторов первой ступени является входом заявляемого устройства, первый коррелятор первой ступени вычисляет корреляцию между принимаемым и информационным сигналом, выход первого из корреляторов первой ступени подключен к первому входу коррелятора второй ступени, выход которого подключен ко входу решающего устройства, а выход решающего устройства является выходом заявляемого устройства, отличающееся тем, что в него введен блок пересчета оценки импульсной реакции канала (ИРК) из полосы частот испытательного сигнала в оценку ИРК в полосе частот информационного сигнала, включенный между выходом второго коррелятора первой ступени и вторым входом коррелятора второй ступени, причем второй коррелятор первой ступени вычисляет корреляцию между принимаемым и испытательным сигналами.1. A device for receiving discrete signals that have passed a multipath communication channel, containing at least two correlators of the first stage, at least one correlator of the second stage, and also a solving device, the general input of the correlators of the first stage being the input of the inventive device, the first correlator of the first stage calculates the correlation between the received and information signal, the output of the first of the correlators of the first stage is connected to the first input of the correlator of the second stage, the output of which is connected to the input of the decisive three, and the output of the deciding device is the output of the claimed device, characterized in that it includes a conversion unit for evaluating the impulse response of the channel (KFM) from the frequency band of the test signal to the KFM estimate in the frequency band of the information signal, included between the output of the second correlator of the first stage and the second the input of the correlator of the second stage, and the second correlator of the first stage calculates the correlation between the received and test signals. 2. Устройство для приема дискретных сигналов, прошедших многолучевой канал связи, по п.1, отличающееся тем, что блок пересчета оценки ИРК из полосы частот испытательного сигнала в оценку ИРК в полосе частот информационного сигнала осуществляет указанный пересчет по формуле
Figure 00000006

где запись ОДПФ{М(k)} означает выполнение операции ОДПФ над массивом отсчетов дискретного спектра M(k) (k - дискретный аргумент частоты), определяемого как
Figure 00000007

где S1(k), Sи(k) и
Figure 00000008
- массивы спектров, являющиеся результатами выполнения операции ДПФ над массивами временных отсчетов соответственно информационного сигнала S1(n), испытательного сигнала Sи(n), а также массив отсчетов, формируемый на выходе второго коррелятора первой ступени, указанные массивы спектров хранятся в блоках долговременной памяти, входящих в состав блока пересчета оценки ИРК из полосы частот испытательного сигнала в оценку ИРК в полосе частот информационного сигнала.
2. The device for receiving discrete signals that have passed the multipath communication channel according to claim 1, characterized in that the conversion unit for estimating the KFM from the frequency band of the test signal to the KFM estimate in the frequency band of the information signal performs said recalculation according to the formula
Figure 00000006

where the entry of the ODPF {M (k)} means the operation of the ODPF on the array of samples of the discrete spectrum M (k) (k is the discrete argument of the frequency), defined as
Figure 00000007

where S1 (k), Sи (k) and
Figure 00000008
- arrays of spectra, which are the results of the DFT operation on arrays of time samples, respectively, of the information signal S1 (n), test signal Sи (n), as well as an array of samples generated at the output of the second correlator of the first stage, these arrays of spectra are stored in blocks of long-term memory, included in the recalculation unit of the estimate of the KFM from the frequency band of the test signal to the estimate of the KFM in the frequency band of the information signal.
RU2013145797/07A 2013-10-11 2013-10-11 Device for receiving discrete signals transmitted through multibeam communication channel RU2544178C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013145797/07A RU2544178C1 (en) 2013-10-11 2013-10-11 Device for receiving discrete signals transmitted through multibeam communication channel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013145797/07A RU2544178C1 (en) 2013-10-11 2013-10-11 Device for receiving discrete signals transmitted through multibeam communication channel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2544178C1 true RU2544178C1 (en) 2015-03-10
RU2013145797A RU2013145797A (en) 2015-04-20

Family

ID=53282761

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013145797/07A RU2544178C1 (en) 2013-10-11 2013-10-11 Device for receiving discrete signals transmitted through multibeam communication channel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2544178C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2623109C1 (en) * 2016-07-07 2017-06-22 Акционерное общество "Акустический институт имени академика Н.Н. Андреева" Method of receiving digital communication in general under conditions of multipurpose distribution

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1109940A1 (en) * 1982-06-11 1984-08-23 Предприятие П/Я Г-4812 Device for adaptive receiving of digital signals
US6002716A (en) * 1996-04-12 1999-12-14 U.S. Philips Corporation Equalizer with extended channel estimation for a receiver in a digital transmission system
EP1147624B1 (en) * 1998-11-18 2002-08-28 Nokia Corporation A method for improved channel impulse response estimation in tdma systems
RU2192709C2 (en) * 2000-11-30 2002-11-10 Гармонов Александр Васильевич Method and device for receiving multiple-beam signals in code-division multiple access communication system
RU2242088C2 (en) * 2002-12-15 2004-12-10 Гармонов Александр Васильевич Method for multibeam signal reception, method for qualifying time delays of multibeam signal components, and multibeam signal receiver
RU2271070C2 (en) * 2004-04-27 2006-02-27 Федеральное государственное унитарное предприятие Омский научно-исследовательский институт приборостроения Parallel short-wave modem
RU2367103C2 (en) * 2003-02-18 2009-09-10 Квэлкомм Инкорпорейтед Channel evaluation for multipath cdma signal in receiver
RU2009114187A (en) * 2009-04-15 2010-10-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский технический университет связи и информ DISCRETE INFORMATION RECEIVER TRANSMITTED BY NOISE-LIKE SIGNALS ON MULTI-BEAM CHANNELS WITH VARIABLE PARAMETERS

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1109940A1 (en) * 1982-06-11 1984-08-23 Предприятие П/Я Г-4812 Device for adaptive receiving of digital signals
US6002716A (en) * 1996-04-12 1999-12-14 U.S. Philips Corporation Equalizer with extended channel estimation for a receiver in a digital transmission system
EP1147624B1 (en) * 1998-11-18 2002-08-28 Nokia Corporation A method for improved channel impulse response estimation in tdma systems
RU2192709C2 (en) * 2000-11-30 2002-11-10 Гармонов Александр Васильевич Method and device for receiving multiple-beam signals in code-division multiple access communication system
RU2242088C2 (en) * 2002-12-15 2004-12-10 Гармонов Александр Васильевич Method for multibeam signal reception, method for qualifying time delays of multibeam signal components, and multibeam signal receiver
RU2367103C2 (en) * 2003-02-18 2009-09-10 Квэлкомм Инкорпорейтед Channel evaluation for multipath cdma signal in receiver
RU2271070C2 (en) * 2004-04-27 2006-02-27 Федеральное государственное унитарное предприятие Омский научно-исследовательский институт приборостроения Parallel short-wave modem
RU2009114187A (en) * 2009-04-15 2010-10-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский технический университет связи и информ DISCRETE INFORMATION RECEIVER TRANSMITTED BY NOISE-LIKE SIGNALS ON MULTI-BEAM CHANNELS WITH VARIABLE PARAMETERS

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SUSSMAN S.M. A matched filter communication system for multipath channels // IRE Trans. on IT - 6. N 3. June 1960, p. 367- 373 . *
УИДРОУ Б. и др Адаптивная обработка сигналов, Москва: Радио и связь, 1989, с. 184-189. СКЛЯР Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. 2-е издание, 2003,c.1014,рис.15.24. *
фиг.2 . *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2623109C1 (en) * 2016-07-07 2017-06-22 Акционерное общество "Акустический институт имени академика Н.Н. Андреева" Method of receiving digital communication in general under conditions of multipurpose distribution

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013145797A (en) 2015-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114667719B (en) Differential power analysis for OTFS pilot interference detection
Marey et al. Classification of STBC systems over frequency-selective channels
CN104769926A (en) Echo cancellation using ultrasound
KR102341875B1 (en) Transmitter and receiver and methods thereof
CN108886380B (en) Method and system for estimating safety channel
Sharma et al. A new sparse signal-matched measurement matrix for compressive sensing in UWB communication
JP2016225981A (en) Estimation device, estimation method of multipath time delay and receiver
RU2556429C1 (en) Non-coherent digital demodulator of "integrally" coded phase-shift keyed signals
RU141688U1 (en) TACT SYNCHRONIZATION DEVICE FOR INFORMATION COMPOSITION SERIAL SIGNAL
RU2544178C1 (en) Device for receiving discrete signals transmitted through multibeam communication channel
Galati et al. Measuring the Anti-Intercept features of Noise Radar waveforms: the way ahead
RU167430U1 (en) A device for estimating the probability of error per bit for signals with eight-position phase modulation by four-position signals
CN105812300B (en) Eliminate the long code DSSS blind symbol estimation method of information code jump
CN110191079B (en) Non-coherent combined capturing method and device
Vitomsky et al. Analytical model of noise immunity estimation of fast delay acquisition procedures based on fast transformations
KR101644560B1 (en) 2-STEP FDOA/FDOA estimation Method and Apparatus
RU2528134C1 (en) Device for decoding signals passing through multibeam communication channel
RU2541908C1 (en) Device for decoding signals passing through multibeam communication channel
Melnychuk et al. Optimization of entropy estimation computing algorithm for random signals in digital communication devices
RU155554U1 (en) DEVICE FOR EVALUATING THE PROBABILITY OF ERROR BIT FOR SIGNALS WITH EIGHT-POSITION PHASE MODULATION ON TWO-POSITION SIGNALS
Wang et al. Under-sampling of PPM-UWB communication signals based on CS and AIC
RU2565014C2 (en) Method of decoding communication signals
RU2658335C1 (en) Method of joint evaluation of communication channel and soft demodulation for cofdm signals and device for its implementation
US10680666B2 (en) Timing estimation device and timing estimation method
RU2809757C2 (en) Method for high-speed transmission and reception of information in hydroacoustic multibeam communication channel

Legal Events

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

Effective date: 20161012