RU2643204C1 - Method of broadband signal search with phase manipulation and device for its implementation - Google Patents

Method of broadband signal search with phase manipulation and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2643204C1
RU2643204C1 RU2017111720A RU2017111720A RU2643204C1 RU 2643204 C1 RU2643204 C1 RU 2643204C1 RU 2017111720 A RU2017111720 A RU 2017111720A RU 2017111720 A RU2017111720 A RU 2017111720A RU 2643204 C1 RU2643204 C1 RU 2643204C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
block
signal
value
Prior art date
Application number
RU2017111720A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Сергеевич Логинов
Алеся Яковлевна Иванченко
Максим Юрьевич Зуев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" (КНИТУ-КАИ)
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 бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" (КНИТУ-КАИ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" (КНИТУ-КАИ)
Priority to RU2017111720A priority Critical patent/RU2643204C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2643204C1 publication Critical patent/RU2643204C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06Receivers
    • H04B1/10Means associated with receiver for limiting or suppressing noise or interference

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Noise Elimination (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: dynamic change scheme of weight coefficient, which determines the threshold level. The phase-keying broadband signal search device includes a matched filter, the input of which is the input of the device, the comparison unit the output of which is the device output, the first adder unit, the first multiplier, the first subtraction unit, the first delay blocks, the second subtraction units, the third subtraction unit, a division unit, absolute value calculation units, the second adder unit, the second multiplier, the fourth subtraction unit, a constant signal generation unit fast, constant signal generation unit slow, the third summing unit, a constant unit level signal, a third multiplier, the second delay unit.
EFFECT: providing the highest interference immunity to various types of interference, in particular interference with signal structure, impulse interference and noise interference.
2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники, а конкретно к способам и устройствам обработки широкополосных сигналов, и может найти применение в радиолокационных, телеметрических, командных и связных системах. Известно, что вопросы поиска широкополосных сигналов в асинхронных системах радиосвязи с корреляционной обработкой сигнала на приемной стороне приобретают особую сложность в каналах с помехами со структурой сигнала (от соседних средств радиосвязи, работающих в том же частотном диапазоне), хаотических импульсных помех и преднамеренных шумовых помех.The invention relates to the field of radio engineering, and specifically to methods and devices for processing broadband signals, and may find application in radar, telemetry, command and communication systems. It is known that the problems of searching for broadband signals in asynchronous radio communication systems with correlation signal processing at the receiving side become particularly difficult in channels with interference with the signal structure (from neighboring radio communications operating in the same frequency range), chaotic impulse noise, and intentional noise interference.

В качестве аналога способа рассмотрен способ осуществления параллельного поиска шумоподобных сигналов запаздывания [Радиотехнические системы / Ю.П. Гришин, В.П. Ипатов, Ю.М. Казаринов и др. Под ред. Ю.М. Казаринова. - М.: Высшая школа, 1990, с. 64 (рис. 3.16), с. 99 (рис. 4.6)] [1], заключающийся в перемножении принятого сигнала с N парами опорных шумоподобных сигналов, квадратурными копиями принятого сигнала для N дискретных значений времени запаздывания, интегрировании результатов перемножения в 2N квадратурных каналах на интервале, равной длительности шумоподобного сигнала, выделении N значений модуля взаимной корреляционной функции (ВКФ) и выборе в качестве оценки времени запаздывания значения задержки опорного сигнала в канале с максимальным значением ВКФ.As an analogue of the method, a method for performing a parallel search for noise-like delay signals [Radio engineering systems / Yu.P. Grishin, V.P. Ipatov, Yu.M. Kazarinov et al. Ed. Yu.M. Kazarinova. - M .: Higher school, 1990, p. 64 (Fig. 3.16), p. 99 (Fig. 4.6)] [1], which consists in multiplying the received signal with N pairs of reference noise-like signals, quadrature copies of the received signal for N discrete delay times, integrating the multiplication results in 2N quadrature channels over an interval equal to the duration of the noise-like signal, highlighting N values of the module of the mutual correlation function (VKF) and the choice as an estimate of the delay time of the delay value of the reference signal in the channel with the maximum value of the VKF.

В качестве аналога устройства рассмотрен патент RU 2206180, опубликованный 10.06.2003 [2], в котором устройство начальной синхронизации приемника псевдослучайных сигналов содержит генератор опорных сигналов, выходы которого соединены с соответствующими опорными входами N канальных корреляторов, а сигнальные входы корреляторов объединены и являются входом устройства, выходы корреляторов соединены с соответствующими входами селектора максимального сигнала, а также содержит последовательно соединенные селектор синхропоследовательности, вход которого соединен со входом устройства, и селектор фазы синхропоследовательности, а также блок управления поиском, причем выход селектора фазы синхропоследовательности соединен с управляемым входом генератора опорных сигналов, установочный вход генератора опорных сигналов соединен с первым выходом блока управления поиском, второй выход которого соединен с соответствующим входом селектора максимального сигнала, третий выход блока управления поиском соединен со вторым входом селектора фазы синхропоследовательности, а выход селектора максимального сигнала соединен со входом блока управления поиском.As an analogue of the device, the patent RU 2206180, published on 10.06.2003 [2], in which the initial synchronization device of the pseudorandom signal receiver comprises a reference signal generator, the outputs of which are connected to the corresponding reference inputs of N channel correlators, and the signal inputs of the correlators are combined and are the device input, are considered , the outputs of the correlators are connected to the corresponding inputs of the selector of the maximum signal, and also contains sequentially connected selector synchronization sequence, the input otorogo connected to the input of the device, and the phase selector of the synchronization sequence, as well as the search control unit, and the output of the phase selector of the synchronization sequence is connected to the controlled input of the reference signal generator, the installation input of the reference signal generator is connected to the first output of the search control block, the second output of which is connected to the corresponding input the maximum signal selector, the third output of the search control unit is connected to the second input of the phase sequence selector, and the output is a selector and the maximum signal is connected to the input of the search control unit.

В качестве устройства поиска широкополосного сигнала с фазовой манипуляцией может быть использована схема, реализуемая в ПЛИС (программируемой логической интегральной схеме).As a device for searching for a broadband signal with phase shift keying, a circuit implemented in an FPGA (programmable logic integrated circuit) can be used.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ поиска шумоподобных фазоманипулированных сигналов и радиоприемное устройство для его осуществления, описанные в патенте RU 2505934 С1, опубликованном 27.01.2014 [3]. Данный способ и устройство выбраны в качестве прототипов заявленного изобретения.Closest to the proposed invention is a method of searching for noise-like phase-shifted signals and a radio receiving device for its implementation, described in patent RU 2505934 C1, published on 01/27/2014 [3]. This method and device are selected as prototypes of the claimed invention.

Характеристика прототипа способа, описанного в патенте RU 2505934 С1, опубликованном 27.01.2014 [3], заключается в том, что величина заданного порога вычисляется в зависимости от определенных параметров сигнала на выходе согласованного фильтра с детектором, для этого вычисляют среднее значение сигнала на выходе согласованного фильтра с детектором в скользящем окне длиной четверть длительности широкополосного сигнала (ШПС) - Ср и запоминают величину последнего пика автокорреляционной функции (АКФ) на выходе согласованного фильтра с детектором - Ур, затем вычисляют значение заданного порога по формуле: П=k⋅(Уп-Ср)+Ср, где k - константа, пропорциональная относительной величине боковых пиков АКФ заданного ШПС, и в момент превышения заданного порога принимают решение об обнаружении определенного ШПС и формируют импульс для синхронизации приемника с моментом обнаружения ШПС.The characteristic of the prototype method described in patent RU 2505934 C1, published on 01/27/2014 [3], is that the value of a given threshold is calculated depending on certain parameters of the signal at the output of the matched filter with the detector, for this the average value of the signal at the output of the matched is calculated filter with a detector in a sliding window, a quarter of the duration of the broadband signal (SHPS) - Cp and remember the value of the last peak of the autocorrelation function (ACF) at the output of the matched filter with the detector - Ur , then the value of the given threshold is calculated by the formula: П = k⋅ (Up-Ср) + Ср, where k is a constant proportional to the relative magnitude of the side peaks of the ACF of the given SHPS, and at the moment the threshold is exceeded, a decision is made to detect a certain ShSS and form a pulse for synchronization of the receiver with the moment of detection of ShPS.

Характеристика прототипа устройства, описанного в патенте RU 2505934 С1, опубликованном 27.01.2014 [3], заключается в том, что радиоприемное устройство содержит пиковый детектор, детектор среднего уровня, вычитающее устройство и устройство сложения сигналов, при этом выход согласованного фильтра соединен с входами пикового детектора, детектора среднего уровня и одним из входов устройства сравнения, выход пикового детектора соединен со входом уменьшаемого вычитающего устройства, а выход детектора среднего уровня соединен с входом вычитаемого вычитающего устройства и со вторым входом устройства сложения, первый вход которого соединен с выходом вычитающего устройства, выход устройства сложения соединен со вторым входом устройства сравнения, выход которого является выходом устройства поиска.The characteristic of the prototype device described in patent RU 2505934 C1, published on January 27, 2014 [3], is that the radio receiving device comprises a peak detector, a mid-level detector, a subtracting device and a signal addition device, while the output of the matched filter is connected to the inputs of the peak a detector, a mid-level detector and one of the inputs of the comparison device, the output of the peak detector is connected to the input of the reduced subtractor, and the output of the middle-level detector is connected to the input of the subtracted subtract and the second input of the addition device, the first input of which is connected to the output of the subtracting device, the output of the addition device is connected to the second input of the comparison device, the output of which is the output of the search device.

Недостатком данных способа и устройства является зависимость вероятности обнаружения от пиковых значений напряжения с выхода согласованного фильтра.The disadvantage of the data of the method and device is the dependence of the detection probability on the peak voltage values from the output of the matched filter.

Техническая проблема заключается в сохранении пикового значения сигнала после согласованной фильтрации и использования этого значения для формирования порогового значения.The technical problem is to preserve the peak value of the signal after matched filtering and use this value to form a threshold value.

Решаемая техническая задача (технический результат) предлагаемого способа поиска широкополосного сигнала с фазовой манипуляцией и устройства для его осуществления заключается в обеспечении наибольшей помехоустойчивости к различным типам помех в частности помех со структурой сигнала, импульсных помех и шумовых помех, и решается применением динамической схемы изменения весового коэффициента, который определяет уровень порога.The technical problem to be solved (technical result) of the proposed method for searching for a broadband signal with phase shift keying and a device for its implementation is to provide the highest noise immunity to various types of interference, in particular interference with the signal structure, impulse noise and noise interference, and is solved by using a dynamic weighting coefficient variation circuit which determines the threshold level.

Технический результат в способе поиска широкополосного сигнала с фазовой манипуляцией, заключающемся в непрерывном поиске широкополосного сигнала, согласованной фильтрации принятого широкополосного сигнала, сравнении значения сигнала после согласованной фильтрации X(t) со значением сигнала заданного порогового уровня Y(t), достигается тем, что перед сравнением значения сигнала после согласованной фильтрации - X(t) со значением сигнала заданного порогового уровня - Y(t), определяют коэффициент эффективности в настоящий момент времени - ER(t) заданного порогового уровня в зависимости от отношения разности, значения сигнала в данный момент времени X(t) и значения сигнала, задержанного на (n+1) значений X(t-n-1), (где n выбирается равным четверти длительности импульса широкополосного сигнала) к сумме модуля разностей, значения сигнала, задержанного на i значений - X(t-i), и значения сигнала, задержанного на (i+1) значений - X(t-i-1), что соответствует среднему уровню нарастания или спада за n предыдущих значений сигнала после согласованной фильтрации:The technical result in a method for searching for a broadband signal with phase shift keying, consisting in a continuous search for a broadband signal, matched filtering of the received broadband signal, comparing the signal value after matched filtering X (t) with the signal value of a given threshold level Y (t), is achieved by by comparing the signal value after the matched filtering - X (t) with the signal value of a given threshold level - Y (t), determine the efficiency coefficient at the moment - ER (t) a predetermined threshold level depending on the ratio of the difference, the signal value at a given moment in time X (t) and the signal value delayed by (n + 1) X (tn-1) values, (where n is chosen equal to a quarter of the pulse width of the broadband signal) to the sum of the difference module, the signal value delayed by i values is X (ti), and the signal value delayed by (i + 1) values is X (ti-1), which corresponds to the average level of rise or fall for n previous signal values after consistent filtering:

Figure 00000001
Figure 00000001

для чего измеряют значение сигнала после согласованной фильтрации в настоящий момент времени X(t) и значение сигнала после согласованной фильтрации, задержанного на (n+1) значений X(t-n-1), значение сигнала после согласованной фильтрации, задержанного на i значений X(t-i), значение сигнала после согласованной фильтрации, задержанного на (i+1) значений X(t-i-1), затем с помощью быстрого константного коэффициента - fast, медленного константного коэффициента - slow и коэффициента эффективности в настоящий момент времени ER(t) определяют коэффициент сглаживающей константы c(t):why measure the signal value after matched filtering at the current moment of time X (t) and the signal value after matched filtering delayed by (n + 1) X values (tn-1), the signal value after matched filtering delayed by i X values ( ti), the signal value after matched filtering, delayed by (i + 1) the X (ti-1) values, then using the fast constant coefficient - fast, the slow constant coefficient - slow and the efficiency coefficient at the current time ER (t) determine smoothing factor st constant c (t):

Figure 00000002
Figure 00000002

затем с помощью значения коэффициента сглаживающей константы в настоящий момент времени c(t) и измеренного значения сигнала порогового уровня в предыдущий момент времени Y(t-1) определяют значение порогового уровня в настоящий момент времени Y(t) по формуле:then, using the value of the coefficient of the smoothing constant at the current time moment c (t) and the measured value of the threshold level signal at the previous time moment Y (t-1), the threshold level value at the current time moment Y (t) is determined by the formula:

Figure 00000003
Figure 00000003

где X(t) - значение сигнала после согласованной фильтрации в настоящий момент времени, X(t-i) - значение сигнала после согласованной фильтрации, задержанное на i значений, X(t-i-1) - значение сигнала после согласованной фильтрации, задержанное на (i+1) значений, X(t-n-1) - значение сигнала после согласованной фильтрации, задержанное на (n+1) значений, Y(t) - значение сигнала порогового уровня в настоящий момент времени, ER(t) - коэффициент эффективности в настоящий момент времени, c(t) - коэффициент сглаживающей константы в настоящий момент времени, Y(t-1) - значение порогового уровня в предыдущий момент времени, i - переменная суммирования от 0 до (n+1), n - константа, число значений, соответствующее четверти длительности импульса широкополосного сигнала, fast - быстрый константный коэффициент, slow - медленный константный коэффициент.where X (t) is the signal value after matched filtering at the current time, X (ti) is the signal value after matched filtering, delayed by i values, X (ti-1) is the signal value after matched filtering, delayed by (i + 1) values, X (tn-1) is the signal value after matched filtering, delayed by (n + 1) values, Y (t) is the value of the threshold level signal at the current time, ER (t) is the efficiency coefficient at the moment time, c (t) is the coefficient of the smoothing constant at the current moment of time, Y (t-1) is the value thresholds of the level of the previous time, i - summation variable from 0 to (n + 1), n - constant number of values corresponding to a quarter of the pulse duration of the wideband signal, fast - a fast constant rate, slow - slow constant rate.

Технический результат в устройстве поиска широкополосного сигнала с фазовой манипуляцией, содержащем согласованный фильтр, вход которого является входом устройства, выход согласованного фильтра соединен с первым входом блока сравнения, выход которого является выходом устройства, второй вход блока сравнения соединен с выходом первого блока суммирования, первый вход которого соединен с выходом первого блока умножения, первый вход которого соединен с выходом первого блока вычитания, достигается тем, что в устройство дополнительно введены первые блоки задержки, вторые блоки вычитания, третий блок вычитания, блок деления, блоки вычисления абсолютных значений, второй блок суммирования, второй блок умножения, четвертый блок вычитания, блок формирования постоянного сигнала fast, блок формирования постоянного сигнала slow, третий блок суммирования, блок формирования постоянного сигнала единичного уровня, третий блок умножения, второй блок задержки, выход согласованного фильтра соединен со входом первого из (n+1) первых блоков задержки, соединенных последовательно, а также соединен с первым входом первого из (n+1) вторых блоков вычитания, причем каждый из выходов первых блоков задержки соответственно соединен со вторым-вычитаемым входом каждого из вторых блоков вычитания и первым входом следующего из (n+1) вторых блоков вычитания, причем выход (n+1) первого блока задержки соединен с первым-вычитаемым входом третьего блока вычитания, второй из входов которого соединен с выходом согласованного фильтра, выход третьего блока вычитания соединен с первым-делимым входом блока деления, выходы вторых блоков вычитания соединены со входами (n+1) блоков вычисления абсолютных значений соответственно, выходы которых соединены соответственно со входами второго блока суммирования, выход которого соединен со вторым делящим входом блока деления, выход которого соединен с первым входом второго блока умножения, второй вход которого соединен с выходом четвертого блока вычитания, первый вход которого соединен с выходом блока формирования постоянного значения fast, второй-вычитаемый вход четвертого блока вычитания соединен с выходом блока формирования постоянного сигнала slow, выход которого также соединен с первым входом третьего блока суммирования, второй вход которого соединен с выходом второго блока умножения, выход третьего блока суммирования соединен с первым-вычитаемым входом первого блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом блока формирования постоянного сигнала единичного уровня, выход третьего блока суммирования также соединен с первым входом третьего блока умножения, второй вход которого соединен с выходом согласованного фильтра, выход третьего блока умножения соединен со вторым входом первого блока суммирования, выход которого соединен со входом второго блока задержки, выход которого соединен со вторым входом первого блока умножения.Technical result in a phase-shift keyed signal search device containing a matched filter, the input of which is the input of the device, the output of the matched filter is connected to the first input of the comparison unit, the output of which is the output of the device, the second input of the comparison unit is connected to the output of the first summing unit, the first input which is connected to the output of the first multiplication block, the first input of which is connected to the output of the first subtraction block, is achieved by the fact that we are the first delay blocks, the second subtraction blocks, the third subtraction block, the division block, the absolute value calculation blocks, the second summing block, the second multiplication block, the fourth subtraction block, the fast constant signal generating block, the slow constant signal generating block, the third summing block, block the formation of a constant signal of a single level, the third block of multiplication, the second delay block, the output of the matched filter is connected to the input of the first of (n + 1) first delay blocks connected in series, as well as nen with the first input of the first of (n + 1) second subtraction blocks, and each of the outputs of the first delay blocks is respectively connected to the second-subtracted input of each of the second subtraction blocks and the first input of the next of (n + 1) second subtraction blocks, and the output (n + 1) of the first delay block is connected to the first-subtracted input of the third subtraction block, the second of the inputs of which is connected to the output of the matched filter, the output of the third subtraction block is connected to the first-divisible input of the division block, the outputs of the second subtraction blocks are connected are connected with the inputs (n + 1) of the absolute value calculation blocks, respectively, the outputs of which are connected respectively to the inputs of the second summing block, the output of which is connected to the second dividing input of the division block, the output of which is connected to the first input of the second multiplication block, the second input of which is connected to the output the fourth subtraction unit, the first input of which is connected to the output of the constant value generating unit fast, the second subtracted input of the fourth subtraction unit is connected to the output of the constant signal generating unit la slow, the output of which is also connected to the first input of the third summing block, the second input of which is connected to the output of the second multiplication block, the output of the third summing block is connected to the first-subtracted input of the first subtraction block, the second input of which is connected to the output of the unit for generating a constant signal of unit level , the output of the third summing block is also connected to the first input of the third multiplication block, the second input of which is connected to the output of the matched filter, the output of the third multiplication block is connected to the second input of the first summing unit, the output of which is connected to the input of the second delay unit, the output of which is connected to the second input of the first multiplication unit.

На Фиг. 1 приведена структурная схема устройства поиска широкополосных сигналов для реализации предлагаемого способа.In FIG. 1 shows a structural diagram of a device for searching for broadband signals for implementing the proposed method.

На Фиг. 2 приведены зависимости вероятности обнаружения от отношения сигнал/шум при воздействии гауссового шума для предлагаемого устройства и устройства, описанного в прототипе.In FIG. 2 shows the dependence of the probability of detection on the signal-to-noise ratio under the influence of Gaussian noise for the proposed device and the device described in the prototype.

На Фиг. 3 приведена осциллограмма работы порогового устройства и согласованного фильтра, моменты времени, когда уровень сигнала с выхода согласованного фильтра превышает уровень сигнала с порогового устройства, можно принять решение о наличии сигнала.In FIG. Figure 3 shows the oscillogram of the operation of the threshold device and the matched filter, the times when the signal level from the output of the matched filter exceeds the signal level from the threshold device, you can decide on the presence of a signal.

На Фиг. 1 приведена структурная схема устройства поиска широкополосных сигналов для реализации предлагаемого способа. Устройство поиска широкополосного сигнала с фазовой манипуляцией (Фиг. 1) содержит согласованный фильтр 1, вход которого является входом устройства, выход согласованного фильтра 1 соединен с первым входом блока сравнения 2, выход которого является выходом устройства, второй вход блока сравнения 2 соединен с выходом первого блока суммирования 3, первый вход которого соединен с выходом первого блока умножения 4, первый вход которого соединен с выходом первого блока вычитания 5, выход согласованного фильтра 1 соединен со входом первого из (n+1) первых блоков задержки 61…6n+1, соединенных последовательно, а также соединен с первым входом первого из (n+1) вторых блоков вычитания 71…7n+1, причем каждый из выходов первых блоков задержки 61…6n+1 соответственно соединен со вторым-вычитаемым входом каждого из вторых блоков вычитания 71…7n+1 и первым входом следующего из (n+1) вторых блоков вычитания 61…6n+1, причем выход (n+1) первого блока задержки соединен с первым-вычитаемым входом третьего блока вычитания 8, второй из входов которого соединен с выходом согласованного фильтра 1, выход третьего блока вычитания 8 соединен с первым-делимым входом блока деления 9, выходы вторых блоков вычитания 71…7n+1 соединены со входами (n+1) блоков вычисления абсолютных значений 101…10n+1 соответственно, выходы которых соединены соответственно со входами второго блока суммирования 11, выход которого соединен со вторым делящим входом блока деления 9, выход которого соединен с первым входом второго блока умножения 12, второй вход которого соединен с выходом четвертого блока вычитания 13, первый вход которого соединен с выходом блока формирования постоянного значения fast 14, второй-вычитаемый вход четвертого блока вычитания соединен с выходом блока формирования постоянного сигнала slow 15, выход которого также соединен с первым входом третьего блока суммирования 16, второй вход которого соединен с выходом второго блока умножения 12, выход третьего блока суммирования 16 соединен с первым-вычитаемым входом первого блока вычитания 5, второй вход которого соединен с выходом блока формирования постоянного сигнала единичного уровня 17, выход третьего блока суммирования 16 также соединен с первым входом третьего блока умножения 18, второй вход которого соединен с выходом согласованного фильтра 1, выход третьего блока умножения 18 соединен со вторым входом первого блока суммирования 3, выход которого соединен со входом второго блока задержки 19, выход которого соединен со вторым входом первого блока умножения 4. Перечисленные выше блоки имеют стандартные, опубликованные в литературе схемы и имеют соответствующие системы электропитания, где n – число, соответствующее количеству значений, содержащихся в четверти длительности ШПСIn FIG. 1 shows a structural diagram of a device for searching for broadband signals for implementing the proposed method. A phase shift keyed broadband signal search device (Fig. 1) contains a matched filter 1, whose input is the input of the device, the output of the matched filter 1 is connected to the first input of the comparison unit 2, the output of which is the output of the device, the second input of the comparison unit 2 is connected to the output of the first summing unit 3, the first input of which is connected to the output of the first multiplication unit 4, the first input of which is connected to the output of the first subtraction unit 5, the output of the matched filter 1 is connected to the input of the first of (n + 1) ne first delay blocks 6 1 ... 6 n + 1 connected in series, and also connected to the first input of the first of (n + 1) second subtraction blocks 7 1 ... 7 n + 1 , with each of the outputs of the first delay blocks 6 1 ... 6 n +1 is respectively connected to the second-subtracted input of each of the second subtraction blocks 7 1 ... 7 n + 1 and the first input of the next of (n + 1) second subtraction blocks 6 1 ... 6 n + 1 , and the output (n + 1) of the first the delay unit is connected to the first-subtracted input of the third subtraction unit 8, the second of the inputs of which is connected to the output of the matched filter 1, the output of the third subtracting unit 8 is connected to a first divisible input division 9, outputs second subtracting unit block 7 1 ... 7 n + 1 coupled to the inputs of (n + 1) calculating blocks of the absolute values 10 1 ... 10 n + 1, respectively, whose outputs are connected respectively with the inputs of the second summing unit 11, the output of which is connected to the second dividing input of the division unit 9, the output of which is connected to the first input of the second multiplication unit 12, the second input of which is connected to the output of the fourth subtraction unit 13, the first input of which is connected to the output of the constant forming unit When the fast value is 14, the second-subtracted input of the fourth subtraction block is connected to the output of the constant signal generating block slow 15, the output of which is also connected to the first input of the third summing block 16, the second input of which is connected to the output of the second multiplication block 12, the output of the third summing block 16 connected to the first-subtracted input of the first subtraction unit 5, the second input of which is connected to the output of the unit for generating a constant signal of a unit level 17, the output of the third summing unit 16 is also connected to the first input the house of the third block of multiplication 18, the second input of which is connected to the output of the matched filter 1, the output of the third block of multiplication 18 is connected to the second input of the first block of summation 3, the output of which is connected to the input of the second block of delay 19, the output of which is connected to the second input of the first block of multiplication 4 The blocks listed above have standard circuits published in the literature and have the corresponding power supply systems, where n is the number corresponding to the number of values contained in a quarter of the duration of the NPS

Рассмотрим осуществление способа поиска широкополосного сигнала с фазовой манипуляцией и работу устройства для его осуществления. Непрерывный поиск широкополосного сигнала - это поиск широкополосного сигнала с использованием памяти на n измеренных предыдущих значений сигнала, с помощью которых вычисляется пороговый уровень. Все блоки устройства подключаются к сети электропитания, далее вносятся значения уровня сигналов в блок slow формирования постоянного сигнала slow 15 и сигнала fast в блок формирования постоянного сигнала fast 14 (в примере конкретной реализации slow=2048, fast=4096). n - выбирается равным четверти длительности импульса ШПС с учетом частоты дискретизации (в примере при базе импульса ШПС, равной 128, n=64), далее сигнал, пройдя через согласованный фильтр 1, поступает в блок сравнения 2, где сравнивается со значением порогового уровня Y(t), формирование которого заключается в суммировании вторым блоком суммирования 11 абсолютных значений с выходов блоков вычисления абсолютных значений 101...10n+1 разностей значений сигнала с выходов вторых блоков вычитания 71…7n+1, задержанных на i значений и значений сигнала, задержанных на i+1 значений с выходов первых блоков задержки 61…6n+1, делением блоком деления 9 на полученное значение, значения с выхода третьего блока вычитания 8, полученного вычитанием из сигнала с выхода согласованного фильтра 1 в настоящий момент времени X(t) сигнала с блока задержки 6n+1, задержанного на (n+1) значений X(t-n-1), таким образом получаем значение коэффициента эффективности ER(t), далее полученный коэффициент эффективности в настоящий момент времени ER(t) поступает на вход второго блока умножения 12, на второй вход которого поступает сигнал с четвертого блока вычитания 13, в котором сигнал с выхода блока формирования постоянного сигнала fast 14 вычитается из сигнала с блока формирования постоянного сигнала slow 15, далее полученное значение суммируется третьим блоком суммирования 16 со значением сигнала с блока формирования постоянного сигнала slow 15, далее полученное значение умножается третьим блоком умножения 18 на значение сигнала с выхода согласованного фильтра 1 в настоящий момент времени X(t), затем суммируется первым блоком суммирования 3 со значением, полученным с выхода первого блока умножения 4 порогового уровня в предыдущий момент времени Y(t-1), задержанного вторым блоком задержки 19, и значения с выхода первого блока вычитания 5, получаемого разностью сигнала с выхода блока формирования постоянного сигнала единичного уровня 17 и сигнала с выхода третьего блока суммирования, на выходе первого блока суммирования 3 получаем значение порогового уровня в настоящий момент времени Y(t), с которым сравнивается в блоке сравнения 2 значение с выхода согласованного фильтра и принимается решение о наличии или отсутствии сигнала. На фиг. 2 изображены зависимости от отношения сигнал/шум вероятностей обнаружения, полученные в результате статистического эксперимента для предлагаемого порогового устройства (сплошная линия) и порогового устройства, описанного в прототипе. На фиг. 3 изображены зависимости сигнала с выхода согласованного фильтра 1 (пунктирная линия) и сигнала с выхода первого блока суммирования 3 (сплошная линия).Consider the implementation of a method for searching for a broadband signal with phase shift keying and the operation of the device for its implementation. A continuous search for a broadband signal is a search for a broadband signal using memory on the n measured previous signal values, with which a threshold level is calculated. All units of the device are connected to the power supply network, then the signal level values are entered into the slow constant signal generating unit slow 15 and the fast signal generating unit into the fast 14 constant signal generating unit (in the example of a specific implementation, slow = 2048, fast = 4096). n - is selected to be equal to a quarter of the pulse width of the NPS taking into account the sampling frequency (in the example, when the NPS pulse base is 128, n = 64), then the signal, passing through the matched filter 1, enters the comparison unit 2, where it is compared with the threshold level Y (t), the formation of which consists in summing the second summation block 11 absolute values from the outputs of the absolute value calculation blocks 10 1 ... 10 n + 1 differences of signal values from the outputs of the second subtraction blocks 7 1 ... 7 n + 1 , delayed by i values and signal values the values yielded at i + 1 from the outputs of the first delay blocks 6 1 ... 6 n + 1 , dividing by dividing block 9 by the obtained value, the values from the output of the third subtraction block 8, obtained by subtracting from the signal from the output of the matched filter 1 at the current time X ( t) a signal from the delay block 6 n + 1 , delayed by (n + 1) X (tn-1) values, thus we obtain the value of the efficiency coefficient ER (t), then the resulting efficiency coefficient at the current time moment ER (t) arrives to the input of the second block of multiplication 12, the second input of which receives a signal from the fourth subtraction block 13, in which the signal from the output of the constant signal generation block fast 14 is subtracted from the signal from the slow 15 constant signal generation block, then the obtained value is summed by the third summing block 16 with the signal value from the slow 15 constant signal generation block, then the obtained value is multiplied by the third multiplication block 18 by the signal value from the output of the matched filter 1 at the current moment of time X (t), then it is summed by the first summing block 3 with the value obtained from the output of the first of the th block of multiplication 4 of the threshold level at the previous instant of time Y (t-1), delayed by the second block of delay 19, and the value from the output of the first block of subtraction 5, obtained by the signal difference from the output of the unit for generating a constant signal of unit level 17 and the signal from the output of the third block summation, at the output of the first summation block 3, we obtain the threshold level value at the current moment of time Y (t), with which the value from the output of the matched filter is compared in the comparison block 2 and a decision is made on the presence or absence of Ignala. In FIG. 2 shows the signal-to-noise ratio of the detection probabilities obtained as a result of a statistical experiment for the proposed threshold device (solid line) and the threshold device described in the prototype. In FIG. Figure 3 shows the dependences of the signal from the output of the matched filter 1 (dashed line) and the signal from the output of the first summing block 3 (solid line).

По сравнению с прототипом предлагаемый способ поиска широкополосного сигнала с фазовой манипуляцией и устройство для его осуществления позволяют принимать решение о наличии сигнала при меньшем отношении сигнал/шум.Compared with the prototype, the proposed method for searching for a broadband signal with phase shift keying and a device for its implementation allow you to decide on the presence of a signal with a lower signal to noise ratio.

Claims (21)

1. Способ поиска широкополосного сигнала с фазовой манипуляцией, заключающийся в непрерывном поиске широкополосного сигнала, согласованной фильтрации принятого широкополосного сигнала, сравнении значения сигнала после согласованной фильтрации X(t) со значением сигнала заданного порогового уровня Y(t), отличающийся тем, что перед сравнением значения сигнала после согласованной фильтрации - X(t) со значением сигнала заданного порогового уровня - Y(t), определяют коэффициент эффективности в настоящий момент времени - ER(t) заданного порогового уровня в зависимости от отношения разности, значения сигнала в данный момент времени X(t) и значения сигнала, задержанного на (n+1) значений X(t-n-1), (где n выбирается равным четверти длительности импульса широкополосного сигнала) к сумме модуля разностей, значения сигнала, задержанного на i значений - X(t-i), и значения сигнала, задержанного на (i+1) значений - X(t-i-1), что соответствует среднему уровню нарастания или спада за n предыдущих значений сигнала после согласованной фильтрации:1. The method of searching for a broadband signal with phase shift keying, which consists in the continuous search for a broadband signal, matched filtering of the received broadband signal, comparing the signal value after matched filtering X (t) with the signal value of a given threshold level Y (t), characterized in that before comparison the signal values after the matched filtering - X (t) with the signal value of the specified threshold level - Y (t), determine the efficiency coefficient at the current moment - ER (t) of the given threshold equal depending on the ratio of the difference, the signal value at a given time X (t) and the signal value delayed by (n + 1) X (tn-1) values (where n is chosen equal to a quarter of the pulse width of the broadband signal) to the sum of the module differences, the value of the signal delayed by i values is X (ti), and the value of the signal delayed by (i + 1) values is X (ti-1), which corresponds to the average level of rise or fall for n previous signal values after matched filtering :
Figure 00000004
Figure 00000004
для чего измеряют значение сигнала после согласованной фильтрации в настоящий момент времени X(t) и значение сигнала после согласованной фильтрации, задержанного на (n+1) значений X(t-n-1), значение сигнала после согласованной фильтрации, задержанного на i значений X(t-i), значение сигнала после согласованной фильтрации, задержанного на (i+1) значений X(t-i-1), затем с помощью быстрого константного коэффициента - fast, медленного константного коэффициента - slow и коэффициента эффективности в настоящий момент времени ER(t) определяют коэффициент сглаживающей константы c(t):why measure the signal value after matched filtering at the current moment of time X (t) and the signal value after matched filtering delayed by (n + 1) X values (tn-1), the signal value after matched filtering delayed by i X values ( ti), the signal value after matched filtering, delayed by (i + 1) the X (ti-1) values, then using the fast constant coefficient - fast, the slow constant coefficient - slow and the efficiency coefficient at the current time ER (t) determine smoothing factor st constant c (t): c(t)=ER(t)(fast-slow)+slow;c (t) = ER (t) (fast-slow) + slow; затем с помощью значения коэффициента сглаживающей константы в настоящий момент времени c(t) и измеренного значения сигнала порогового уровня в предыдущий момент времени Y(t-1) определяют значение порогового уровня в настоящий момент времени Y(t) по формуле:then, using the value of the coefficient of the smoothing constant at the current time moment c (t) and the measured value of the threshold level signal at the previous time moment Y (t-1), the threshold level value at the current time moment Y (t) is determined by the formula: Y(t)=c(t)X(t)+(1-c(t))Y(t-1),Y (t) = c (t) X (t) + (1-c (t)) Y (t-1), где X(t) - значение сигнала после согласованной фильтрации в настоящий момент времени,where X (t) is the signal value after the matched filtering at the current time, X(t-i) - значение сигнала после согласованной фильтрации, задержанное на i значений,X (t-i) - signal value after matched filtering, delayed by i values, X(t-i-1) - значение сигнала после согласованной фильтрации, задержанное на (i+1) значений,X (t-i-1) - signal value after matched filtering, delayed by (i + 1) values, X(t-n-1) - значение сигнала после согласованной фильтрации, задержанное на (n+1) значений,X (t-n-1) - signal value after matched filtering, delayed by (n + 1) values, Y(t) - значение сигнала порогового уровня в настоящий момент времени,Y (t) is the value of the threshold level signal at the current time, ER(t) - коэффициент эффективности в настоящий момент времени,ER (t) is the efficiency coefficient at the current time, c(t) - коэффициент сглаживающей константы в настоящий момент времени,c (t) is the coefficient of the smoothing constant at the moment, Y(t-1) - значение порогового уровня в предыдущий момент времени,Y (t-1) - the value of the threshold level at the previous moment in time, i - переменная суммирования от 0 до (n-1),i is the summation variable from 0 to (n-1), n - константа, число значений, соответствующее четверти длительности импульса широкополосного сигнала,n is a constant, the number of values corresponding to a quarter of the pulse width of the broadband signal, fast - быстрый константный коэффициент,fast - fast constant coefficient, slow - медленный константный коэффициент.slow - slow constant coefficient. 2. Устройство поиска широкополосного сигнала с фазовой манипуляцией, содержащее согласованный фильтр, вход которого является входом устройства, выход согласованного фильтра соединен с первым входом блока сравнения, выход которого является выходом устройства, второй вход блока сравнения соединен с выходом первого блока суммирования, первый вход которого соединен с выходом первого блока умножения, первый вход которого соединен с выходом первого блока вычитания, отличающееся тем, что дополнительно содержит первые блоки 2. A phase shift keyed broadband signal search device containing a matched filter, the input of which is the input of the device, the output of the matched filter connected to the first input of the comparison unit, the output of which is the output of the device, the second input of the comparison unit connected to the output of the first summing unit, the first input of which connected to the output of the first multiplication block, the first input of which is connected to the output of the first subtraction block, characterized in that it further comprises first blocks задержки, вторые блоки вычитания, третий блок вычитания, блок деления, блоки вычисления абсолютных значений, второй блок суммирования, второй блок умножения, четвертый блок вычитания, блок формирования постоянного сигнала fast, блок формирования постоянного сигнала slow, третий блок суммирования, блок формирования постоянного сигнала единичного уровня, третий блок умножения, второй блок задержки, выход согласованного фильтра соединен со входом первого из (n+1) первых блоков задержки, соединенных последовательно, а также соединен с первым входом первого из (n+1) вторых блоков вычитания, причем каждый из выходов первых блоков задержки соответственно соединен со вторым-вычитаемым входом каждого из вторых блоков вычитания и первым входом следующего из (n+1) вторых блоков вычитания, причем выход (n+1) первого блока задержки соединен с первым-вычитаемым входом третьего блока вычитания, второй из входов которого соединен с выходом согласованного фильтра, выход третьего блока вычитания соединен с первым-делимым входом блока деления, выходы вторых блоков вычитания соединены со входами (n+1) блоков вычисления абсолютных значений соответственно, выходы которых соединены соответственно со входами второго блока суммирования, выход которого соединен со вторым делящим входом блока деления, выход которого соединен с первым входом второго блока умножения, второй вход которого соединен с выходом четвертого блока вычитания, первый вход которого соединен с выходом блока формирования постоянного значения fast, второй-вычитаемый вход четвертого блока вычитания соединен с выходом блока формирования постоянного сигнала slow, выход которого также соединен с первым входом третьего блока суммирования, второй вход которого соединен с выходом второго блока умножения, выход третьего блока суммирования соединен с первым-вычитаемым входом первого блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом блока формирования постоянного сигнала единичного уровня, выход третьего блока суммирования также соединен с первым входом третьего блока умножения, delays, second subtraction blocks, third subtraction block, division block, absolute value calculation blocks, second summing block, second multiplication block, fourth subtraction block, fast constant signal generating block, slow constant signal generating block, third summing block, constant signal generating block unit level, third multiplication block, second delay block, matched filter output connected to the input of the first of (n + 1) first delay blocks connected in series, and also connected to the first input ohm of the first of (n + 1) second subtraction blocks, and each of the outputs of the first delay blocks is respectively connected to the second-subtracted input of each of the second subtraction blocks and the first input of the next of (n + 1) second subtraction blocks, and the output is (n + 1) the first delay block is connected to the first-subtracted input of the third subtraction block, the second of the inputs of which is connected to the output of the matched filter, the output of the third subtraction block is connected to the first-divisible input of the division block, the outputs of the second subtraction blocks are connected to the inputs (n + 1 ) absolute value calculation blocks, respectively, whose outputs are connected respectively to the inputs of the second summing block, the output of which is connected to the second dividing input of the division block, the output of which is connected to the first input of the second multiplication block, the second input of which is connected to the output of the fourth subtraction block, the first input of which connected to the output of the constant value generating unit fast, the second-subtracted input of the fourth subtraction unit is connected to the output of the constant signal generating unit slow, the output of which horn is also connected to the first input of the third summing block, the second input of which is connected to the output of the second multiplication block, the output of the third summing block is connected to the first-subtracted input of the first subtraction block, the second input of which is connected to the output of the unit for generating a constant signal of a single level, the output of the third block summation is also connected to the first input of the third block of multiplication, второй вход которого соединен с выходом согласованного фильтра, выход третьего блока умножения соединен со вторым входом первого блока суммирования, выход которого соединен со входом второго блока задержки, выход которого соединен со вторым входом первого блока умножения.the second input of which is connected to the output of the matched filter, the output of the third multiplication block is connected to the second input of the first summing block, the output of which is connected to the input of the second delay block, the output of which is connected to the second input of the first multiplication block.
RU2017111720A 2017-04-06 2017-04-06 Method of broadband signal search with phase manipulation and device for its implementation RU2643204C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017111720A RU2643204C1 (en) 2017-04-06 2017-04-06 Method of broadband signal search with phase manipulation and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017111720A RU2643204C1 (en) 2017-04-06 2017-04-06 Method of broadband signal search with phase manipulation and device for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2643204C1 true RU2643204C1 (en) 2018-02-01

Family

ID=61173585

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017111720A RU2643204C1 (en) 2017-04-06 2017-04-06 Method of broadband signal search with phase manipulation and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2643204C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU617851A1 (en) * 1977-03-31 1978-07-30 Предприятие П/Я В-8759 Adaptive threshold device
RU2160905C1 (en) * 1999-03-31 2000-12-20 Воронежский военный авиационный инженерный институт Procedure detecting pulse radio signal against background of interfering radio pulse and white noise
RU2505934C1 (en) * 2012-06-27 2014-01-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Радиоэлектроника" имени В.И. Шимко" Method of searching for noise-like phase-shift keyed signals and radio receiver for realising said method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU617851A1 (en) * 1977-03-31 1978-07-30 Предприятие П/Я В-8759 Adaptive threshold device
RU2160905C1 (en) * 1999-03-31 2000-12-20 Воронежский военный авиационный инженерный институт Procedure detecting pulse radio signal against background of interfering radio pulse and white noise
RU2505934C1 (en) * 2012-06-27 2014-01-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Радиоэлектроника" имени В.И. Шимко" Method of searching for noise-like phase-shift keyed signals and radio receiver for realising said method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4203070A (en) Pseudo-random-number code detection and tracking system
US4203071A (en) Pseudo-random-number-code-detection and tracking system
EP0668663B1 (en) Sliding correlation detector
Jovic et al. A robust sequence synchronization unit for multi-user DS-CDMA chaos-based communication systems
JP4259843B2 (en) Ultra-wideband communication system and method using delayed hopping continuous noise transmission reference scheme
RU2599621C1 (en) Adaptive passive jamming rejector
RU2505922C2 (en) Differential phase-shift keyed signal digital demodulator
KR960006320A (en) Pseudo-Noise Code Synchronizer Using Adaptive Threshold
RU2582874C1 (en) Adaptive computer for interference rejection
RU170068U1 (en) ADAPTIVE DEVICE FOR SUPPRESSING INTERFERENCE
Blakely et al. Concept for low-cost chaos radar using coherent reception
RU2505934C1 (en) Method of searching for noise-like phase-shift keyed signals and radio receiver for realising said method
RU158304U1 (en) ADAPTIVE DEVICE FOR REJECTING PASSIVE INTERFERENCE
RU2643204C1 (en) Method of broadband signal search with phase manipulation and device for its implementation
RU2634382C2 (en) Digital detector of phase-animated signals
RU179509U1 (en) Correlation Filter Detector
RU2460224C1 (en) Differential phase-shift keyed signal demodulator
RU2470459C1 (en) Method of detecting broadband signals and device for realising said method
Alhakim et al. Internal model control for a self-tuning delay-locked loop in UWB communication systems
RU2819813C1 (en) Method of detecting useful signal on background of additive interference
RU2759150C1 (en) Rotary filter
RU2758877C1 (en) Interference compensation filter
RU2127954C1 (en) Method and device for synchronization of m sequence
Tuzlukov Error probability performance of quadriphase DS-CDMA wireless communication systems based on generalized approach to signal processing
RU2686633C1 (en) Interference band-stop filtration computer

Legal Events

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

Effective date: 20190407