RU2658649C1 - Method and device for distribution of discrete information for quick moving objects - Google Patents

Method and device for distribution of discrete information for quick moving objects Download PDF

Info

Publication number
RU2658649C1
RU2658649C1 RU2017100907A RU2017100907A RU2658649C1 RU 2658649 C1 RU2658649 C1 RU 2658649C1 RU 2017100907 A RU2017100907 A RU 2017100907A RU 2017100907 A RU2017100907 A RU 2017100907A RU 2658649 C1 RU2658649 C1 RU 2658649C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
block
doppler
phase
signal
inputs
Prior art date
Application number
RU2017100907A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Иванович Яковлев
Дмитрий Петрович Матвеев
Эрнест Станиславович Ковтуненко
Николай Сергеевич Лобанов
Original Assignee
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" filed Critical Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова"
Priority to RU2017100907A priority Critical patent/RU2658649C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2658649C1 publication Critical patent/RU2658649C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B14/00—Transmission systems not characterised by the medium used for transmission

Abstract

FIELD: radio engineering and communications.
SUBSTANCE: invention relates to the field of special radio engineering and can be used in digital communication systems for the exchange of information between fast moving objects. Presence of a Doppler effect significantly reduces the signal-to-noise ratio at the output of the system, which is especially important for sonar communication systems. Bandwidth of the channel depends on the occupied frequency band, but its expansion encounters difficulties with the realization of the Doppler dispersion compensation. It is proposed to use for a radiation a burst of frequency-modulated pulses whose phase is additionally modulated in accordance with the transmitted message. When processing the received implementation, the value of the Doppler parameter is found, which makes it possible to compensate for distortions in the passage of information due to the motion of communication objects.
EFFECT: increase noise immunity in the presence of Doppler distortion.
2 cl, 8 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области специальной радиотехники и может быть использовано в системах связи для обмена информацией между быстродвижущимися объектами.The present invention relates to the field of special radio engineering and can be used in communication systems for the exchange of information between fast-moving objects.

Известны устройства и системы, основанные на фазовой модуляции сигналов [Стейн С., Джонс Дж. Принципы современной теории связи и их применение к передаче дискретных сообщений, М., Связь, 1971, с. 154-177, Гурвиц Е.А. Синтез составных дискретных каналов связи, М., Связь. 1974. с. 25-38. Пахомов С. Анатомия беспроводных сетей. КомпьютерПресс, 2002, №7, с. 167-175]. Система передачи информации [Жалнин А. Новая схема передачи информации на основе фазовой модуляции несущего хаотического сигнала. Саратовский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН. Изд. вузов ПНД, т. 22, №5, 2014] может быть применена в устройствах широкополосной беспроводной аналоговой связи, функционирующих на малых дистанциях и не требующих выделения специальных частот в силу малой плотности спектральной мощности.Known devices and systems based on phase modulation of signals [Stein S., Jones J. The principles of modern communication theory and their application to the transmission of discrete messages, M., Communication, 1971, p. 154-177, Hurwitz E.A. Synthesis of composite discrete communication channels, M., Communication. 1974. p. 25-38. Pakhomov S. Anatomy of wireless networks. ComputerPress, 2002, No. 7, p. 167-175]. Information transmission system [Zhalnin A. A new information transmission scheme based on phase modulation of a chaotic carrier signal. Saratov branch of the Institute of Radio Engineering and Electronics. V.A. Kotelnikov RAS. Ed. PND universities, t. 22, No. 5, 2014] can be used in devices of broadband wireless analog communication, operating at short distances and not requiring the allocation of special frequencies due to the low spectral power density.

Фазовая модуляция находит также применение в условиях узкополосных помех. Известно, например [Борисов В.И. и др. Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналов методом псевдослучайной перестройки рабочей частоты. - М.: Радио и связь, 2000 г.], что для затруднения постановки прицельных по частоте и времени помех средствами РЭБ противника применяются сигналы с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ). При медленной ППРЧ на одной частотной позиции передается один или несколько информационных символов. Однако если эта позиция искажена узкополосной помехой, правильная демодуляция информационных символов будет невозможна. Известны системы, в которых используются когерентные частотно-манипулированные сигналы (КЧМнС или ДЧМ-сигналы), предусматривающие когерентное накопление временных отрезков сигнала с разных частотных позиций. В этом случае из-за резкого расширения общей полосы частот при передаче одного информационного символа когерентное накопление временных отрезков сигнала может оказаться невозможным.Phase modulation is also used in narrow-band interference. It is known, for example [Borisov V.I. and others. Interference immunity of radio communication systems with the expansion of the spectrum of signals by the method of pseudo-random tuning of the operating frequency. - M .: Radio and communications, 2000], that to make it difficult to set interference that is aimed at the frequency and time by means of the enemy’s electronic warfare, signals with pseudo-random tuning of the operating frequency (MFC) are used. With slow frequency hopping at one frequency position, one or more information symbols are transmitted. However, if this position is distorted by narrow-band interference, proper demodulation of information symbols will not be possible. Known systems that use coherent frequency-manipulated signals (KCHMnS or DFM signals), providing for the coherent accumulation of time segments of the signal from different frequency positions. In this case, due to the sharp expansion of the common frequency band during the transmission of one information symbol, coherent accumulation of the signal time intervals may not be possible.

Рассматривается [Адаптивная система связи с повышенной помехозащищенностью по патенту РФ №2226037, 7H04B 15/00, 25.07.2002], соответствующая случаю когерентных частотно-манипулированных сигналов с использованием схемы, представленной в книге [Помехозащищенность радиосистем со сложными сигналами. Под ред. Г.И. Тузова. - М.: Радио и связь, 1985]. Система имеет недостаток, который заключается в значительном расширении спектра сигнала на каждой частотной позиции и увеличении общей полосы. В результате повышается вероятность поражения узкополосными помехами значительного числа частотных позиций сигнала и затрудняется когерентное накопление в широкой полосе частот.Considered [Adaptive communication system with increased noise immunity according to the patent of the Russian Federation No. 2226037, 7H04B 15/00, 07/25/2002], corresponding to the case of coherent frequency-manipulated signals using the circuit presented in the book [Interference immunity of radio systems with complex signals. Ed. G.I. Tuzova. - M .: Radio and communications, 1985]. The system has a drawback, which consists in a significant expansion of the signal spectrum at each frequency position and an increase in the overall band. As a result, the likelihood of narrow-band interference hitting a significant number of frequency positions of the signal increases and coherent accumulation in a wide frequency band is hindered.

В патенте РФ 2427969 реализован демодулятор системы связи с двукратной фазовой модуляцией. Система обеспечивает возможность работы устройства в условиях больших неопределенностей по частоте и очень малых входных отношений сигнал/шум за счет быстрого вычисления и компенсации расстройки между частотой входного и опорного сигналов.In the patent of the Russian Federation 2427969 a demodulator of a communication system with two-phase modulation is implemented. The system enables the device to operate under conditions of large frequency uncertainties and very small input signal-to-noise ratios by quickly calculating and compensating for the detuning between the frequency of the input and reference signals.

В помехозащищенной системе связи [патент РФ 2285344 от 10.10.2006] осуществляется развитие системы по патенту РФ №2226037, когда частично устраняется недостаток, связанный со значительным расширением спектра сигнала каждой частотной позиции и увеличении общей полосы, что повышает вероятность поражения узкополосными помехами значительного числа частотных позиций сигнала и затрудняет когерентное накопление в широкой полосе частот.In an interference-free communication system [RF patent 2285344 from 10.10.2006], the system according to RF patent No. 2226037 is developed, when the disadvantage associated with a significant expansion of the signal spectrum of each frequency position and an increase in the total band is partially eliminated, which increases the likelihood of narrowband interference from a significant number of frequency signal positions and complicates coherent accumulation in a wide frequency band.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является фазоманипулированный способ передачи информации (BPSK, QPSK и т.п.) [Скляр Б. Цифровая связь. - М.: Изд. Дом. Вильямс, 2003 г., с. 201-267]. Способ передачи информации основан на фазовой модуляции несущих сигналов в соответствии с передаваемым сообщением и излучении их в среду, приеме входной реализации, поступившей из канала связи, обнаружении переданных сигналов и фазовой демодуляции для восстановления исходного сообщения. Передаваемое сообщение представляет собой последовательность отрезков гармонических сигналов с внесенным фазовыми искажениямиThe closest in technical essence to the present invention is a phase-shift method for transmitting information (BPSK, QPSK, etc.) [Sklyar B. Digital communication. - M.: Publishing. House. Williams, 2003, p. 201-267]. The method of transmitting information is based on the phase modulation of the carrier signals in accordance with the transmitted message and emitting them into the medium, receiving the input implementation received from the communication channel, detecting the transmitted signals and phase demodulation to restore the original message. The transmitted message is a sequence of segments of harmonic signals with introduced phase distortion

Figure 00000001
Figure 00000001

где

Figure 00000002
- фазовый коэффициент,Where
Figure 00000002
- phase coefficient

ω0 - несущая частота, M - количество дискретных позиций.ω 0 is the carrier frequency, M is the number of discrete positions.

При приеме производится определение фаз, составляющих передаваемое сообщение. В настоящее время разновидности фазовых модуляций широко распространены в технических решениях. Однако наличие доплеровского эффекта может существенно снизить отношение сигнал/помеха на выходе системы. Приближенно полагают, что можно использовать аппроксимацию эффекта Доплера простым сдвигом составляющих спектра при выполнении условияUpon reception, the phases making up the transmitted message are determined. Currently, varieties of phase modulations are widespread in technical solutions. However, the presence of the Doppler effect can significantly reduce the signal-to-noise ratio at the system output. It is approximately believed that the approximation of the Doppler effect can be used by a simple shift of the spectrum components when the condition

Figure 00000003
Figure 00000003

где ν - радиальная составляющая скорости объекта, c - скорость распространения колебаний, Т, W - длительность и полоса сигнала.where ν is the radial component of the velocity of the object, c is the propagation velocity of the oscillations, T, W is the duration and band of the signal.

При увеличении длительности сигналов, полосы частот, скорости целей и размеров антенных устройств подобные приближения оказываются неприемлемыми [Кук Ч., Бернфельд М. Радиолокационные сигналы. М., Сов. Радио, 1971, с. 71; Рихачек. Разрешение подвижных целей в радиолокации, Зарубежная радиоэлектроника (ЗР) № 1, 1968, с. 3].With an increase in signal duration, frequency band, target speed, and antenna device size, such approximations are unacceptable [Cook C., Bernfeld M. Radar signals. M., Sov. Radio, 1971, p. 71; Rihachek. Resolution of moving targets in radar, Foreign electronics (ZR) No. 1, 1968, p. 3].

Известно, что пропускная способность канала зависит от занимаемой полосы частот, но ее расширение наталкивается на сложности с реализацией компенсации доплеровского эффекта [Ремли В. Влияние доплеровской дисперсии на обнаружение и разрешающую способность согласованных фильтров, ТИИЭР, т. 54, №1, с. 39-46], так как в этом случае нельзя использовать его гетеродинное приближение (сдвиг несущей частоты).It is known that the channel bandwidth depends on the occupied frequency band, but its expansion runs into difficulties with the implementation of the compensation of the Doppler effect [Remli V. Influence of Doppler dispersion on the detection and resolution of matched filters, TIIER, v. 54, No. 1, p. 39-46], since in this case its heterodyne approximation (carrier frequency shift) cannot be used.

Целью предлагаемого изобретения является повышение помехозащищенности системы связи при наличии доплеровских искажений.The aim of the invention is to increase the noise immunity of a communication system in the presence of Doppler distortion.

Поставленная цель достигается тем, что в способе передачи информации, основанном на фазовой модуляции несущих сигналов в соответствии с передаваемым сообщением и излучении их в среду, приеме входной реализации, поступившей из канала связи, обнаружении переданных сигналов и фазовой демодуляции для восстановления исходного сообщения, дополнительно в качестве несущих сигналов выбирают импульсы с гиперболической ЧМ вида

Figure 00000004
где Ω - начальная круговая частота импульса,
Figure 00000005
модулируют фазу
Figure 00000006
в соответствии со значениями отсчетов Am передаваемого сообщения, для излучения в среду формируют пачку импульсов
Figure 00000007
с заданным интервалом следования L, при приеме производят взаимно-корреляционную обработку принятой входной реализации с каждым из двух ортогональных эталонов
Figure 00000008
и
Figure 00000009
возводят полученные отклики Rsin и Rcos в квадрат и суммируют; сравнивают с порогом вычисленные значения модуля взаимно-корреляционной функции; обнаруживают моменты превышения порога τm, производят интерполяцию отсчетов, рассчитывают фактические моменты появления сигналов
Figure 00000010
измеряют интервалы между найденными моментами
Figure 00000011
находят доплеровский параметр
Figure 00000012
находят фазу сигналов
Figure 00000013
компенсируют доплеровское искажение фазы сигнала по найденному доплеровскому параметру
Figure 00000014
получают переданное сообщение A=(A0, A1, …, AM-1).This goal is achieved by the fact that in the method of transmitting information based on the phase modulation of the carrier signals in accordance with the transmitted message and emitting them into the medium, receiving the input implementation received from the communication channel, detecting the transmitted signals and phase demodulation to restore the original message, additionally as the carrier signals, pulses with a hyperbolic FM are selected
Figure 00000004
where Ω is the initial circular frequency of the pulse,
Figure 00000005
modulate phase
Figure 00000006
in accordance with the values of the samples A m of the transmitted message, a pulse train is formed for emission into the medium
Figure 00000007
with a given interval L, upon receipt, cross-correlation processing of the received input implementation is performed with each of two orthogonal standards
Figure 00000008
and
Figure 00000009
square the received responses R sin and R cos into a square and summarize; comparing the calculated values of the module of the cross-correlation function with a threshold; detect moments of exceeding the threshold τ m , interpolate the samples, calculate the actual moments of the appearance of signals
Figure 00000010
measure the intervals between the found moments
Figure 00000011
find the Doppler parameter
Figure 00000012
find the phase of the signals
Figure 00000013
compensate for the Doppler phase distortion of the signal according to the found Doppler parameter
Figure 00000014
receive the transmitted message A = (A 0 , A 1 , ..., A M-1 ).

Суть предлагаемого способа состоит в следующем. Основные операции при передаче информации показаны на фиг. 1. На вход поступает исходное информационное сообщение Am - числовой вектор длины M. Пример информационного сообщения показан на фиг. 2. В общем случае, исходное информационное сообщение Am представляет собой числовой вектор длины M.The essence of the proposed method is as follows. The basic operations for transmitting information are shown in FIG. 1. The input information message A m , a numerical vector of length M, is input. An example of an information message is shown in FIG. 2. In the general case, the initial information message A m is a numerical vector of length M.

В качестве несущих используют сигналы с гиперболической частотной модуляцией:As carriers use signals with hyperbolic frequency modulation:

Figure 00000015
Figure 00000015

где Ω - начальная круговая частота сигнала;where Ω is the initial circular frequency of the signal;

сигнал рассматривается на временном интервале [ε, T].the signal is considered in the time interval [ε, T].

Кодирование передаваемой информации заключается в формировании импульсов специального вида с модулированными фазочастотными параметрами, в соответствии с коэффициентами исходного сообщения (фиг. 3).The encoding of the transmitted information consists in the formation of pulses of a special kind with modulated phase-frequency parameters, in accordance with the coefficients of the original message (Fig. 3).

Figure 00000016
Figure 00000016

Из полученных импульсов формируется пачка с эталонными интервалами следования L, которую излучают в среду (фиг. 4).From the received pulses, a packet is formed with reference intervals L, which are emitted into the medium (Fig. 4).

Figure 00000017
Figure 00000017

Последовательность операций при приеме сообщения показана на фиг. 5.The process for receiving a message is shown in FIG. 5.

Принимаемый сигнал можно представить:The received signal can be represented:

X(t)=P(α(t-tx)),X (t) = P (α (tt x )),

где α - доплеровский параметр,where α is the Doppler parameter,

tx - задержка, обусловленная конечной скоростью распространения колебаний.t x is the delay due to the finite velocity of propagation of the oscillations.

Взаимно-корреляционная функция (ВКФ) между принимаемым сигналом и эталонным определяется:The cross-correlation function (VKF) between the received signal and the reference is determined by:

Figure 00000018
Figure 00000018

где

Figure 00000019
- эталонный комплекснозначный импульс.Where
Figure 00000019
- reference complex-valued impulse.

Учитывая жесткую корреляционную связь между задержкой и доплеровским преобразованием сигнала с гиперболической ЧМ [Рихачек А. Сигналы, допустимые сточки зрения доплеровского эффекта, ТИИЭР, 1966, т. 54, №6, с. 39-40], к обычной задержке на распространение τ добавим параметр:Given the tight correlation between delay and Doppler signal conversion with hyperbolic FM [Rikhachek A. Signals, allowable points of view of the Doppler effect, TIIER, 1966, v. 54, No. 6, p. 39-40], to the usual propagation delay τ we add the parameter:

Figure 00000020
Figure 00000020

где τα - задержка откликов на импульсы, с учетом доплеровского эффекта.where τ α is the delay in the response to pulses, taking into account the Doppler effect.

Принятый из среды сигнал можно представить:

Figure 00000021
The signal received from the medium can be represented:
Figure 00000021

или:or:

Figure 00000022
Figure 00000022

Синусный (синфазный) эталон имеет вид:The sine (in-phase) standard has the form:

Figure 00000023
Figure 00000023

Результат корреляционной обработки с синфазным сигналом эталоном:The result of correlation processing with a common-mode signal reference:

Figure 00000024
Figure 00000024

Figure 00000025
Figure 00000025

Figure 00000026
Figure 00000026

Предполагается, что сигнал содержит достаточно большое число волн. В этом случае первое слагаемое близко к нулю в силу ортогональности коррелируемых сигналов и можно положить:It is assumed that the signal contains a sufficiently large number of waves. In this case, the first term is close to zero due to the orthogonality of the correlated signals and we can put:

Figure 00000027
Figure 00000027

Figure 00000028
Figure 00000028

Множитель

Figure 00000029
в момент компенсации задержки τ+τα=0 приобретает вид
Figure 00000030
причем наличие множителя α приводит к изменению длительности сигнала. Поскольку параметр α близок к единице сопутствующие потери в помехоустойчивости будут незначительны. Выражение под интегралом представляет собой с точностью до постоянного множителя автокорреляционную функцию, смещенную при наличии доплеровского эффекта, на величину τα. Однако наличие множителя
Figure 00000031
со случайной фазой, определяемой неизвестным параметром α, может существенно ухудшить помехоустойчивость системы:Factor
Figure 00000029
at the time of delay compensation, τ + τ α = 0 takes the form
Figure 00000030
moreover, the presence of the factor α leads to a change in the signal duration. Since the parameter α is close to unity, the concomitant loss in noise immunity will be insignificant. The expression under the integral is, up to a constant factor, an autocorrelation function, shifted in the presence of the Doppler effect, by τ α . However, the presence of a multiplier
Figure 00000031
with a random phase determined by an unknown parameter α, can significantly impair the noise immunity of the system:

Figure 00000032
Figure 00000032

Для квадратурного представления широкополосного гиперболического ЧМ сигнала ортогональный эталон записывается в виде:For a quadrature representation of a broadband hyperbolic FM signal, the orthogonal standard is written as:

Figure 00000033
Figure 00000033

Результатом корреляционной обработки будет:The result of correlation processing will be:

Figure 00000034
Figure 00000034

Таким образом, вычислены обе составляющие корреляционной функции.Thus, both components of the correlation function are calculated.

Возведение в квадрат откликов взаимно-корреляционной обработки для вещественного и мнимого эталонов и их сложение дает:Squaring the responses of cross-correlation processing for material and imaginary standards and their addition gives:

Figure 00000035
Figure 00000035

Результирующие отклики модуля взаимно-корреляционной обработки, не зависящие от случайной доплеровской фазы, показаны на фиг. 6.The resulting responses of the cross-correlation processing module independent of the random Doppler phase are shown in FIG. 6.

Сравнение с пороговыми значениями позволяет найти τm - местоположение локальных максимумов. Для компенсации ошибки, возникающей из-за попадания максимума функции в произвольное место между дискретными значениями, необходимо использование стандартных методов интерполяции, например [Анго А. Математика для электро- и радиоинженеров. М., Наука, 1964. с. 688], что определит истинный положение максимума

Figure 00000036
(естественное ограничение состоит в том, что изменением взаимной скорости объектов в пределах длительности одного импульса можно пренебречь).Comparison with threshold values allows us to find τ m - the location of local maxima. To compensate for the error that occurs due to falling of the maximum of the function in an arbitrary place between the discrete values, it is necessary to use standard interpolation methods, for example [Ango A. Mathematics for electrical and radio engineers. M., Science, 1964. 688], which determines the true position of the maximum
Figure 00000036
(The natural limitation is that the change in the mutual speed of objects within the duration of one pulse can be neglected).

Сравнение интервалов следования откликов

Figure 00000037
с эталонными интервалами следования L делает возможным определение доплеровского параметра
Figure 00000038
обусловленного движением объектов.Comparing Response Intervals
Figure 00000037
with reference repetition intervals L makes it possible to determine the Doppler parameter
Figure 00000038
due to the movement of objects.

Нахождением отношения квадратов откликов синфазного (*) и квадратурного (**) каналов определяют фазу

Figure 00000039
Finding the ratio of the squares of the responses of the in-phase (*) and quadrature (**) channels determine the phase
Figure 00000039

Вычисление параметра

Figure 00000040
позволяет восстановить переданную информацию. Расчетные значения фазы, соответствующие переданному информационному сообщению, показаны на фиг. 7. Сравнение
Figure 00000041
и Am показывает корректность передачи данных.Parameter Calculation
Figure 00000040
allows you to restore the transmitted information. The calculated phase values corresponding to the transmitted information message are shown in FIG. 7. Comparison
Figure 00000041
and A m shows the correctness of data transmission.

Пример выполнения устройства для реализации предлагаемого способа показан на фиг. 8.An example of a device for implementing the proposed method is shown in FIG. 8.

Устройство содержит:The device contains:

1 - блок БЗУ (буферное запоминающее устройство) хранения коэффициентов передаваемого сообщения; 2 - блок ППЗУ (программируемое постоянное запоминающее устройство) хранения параметров ГЧМ импульсов; 3 - блок фазовой модуляции (формирование фазомодулированных ГЧМ импульсов); 4, 18 - первый и второй блоки ППЗУ хранения параметров пачки импульсов; 5 - блок формирования пачки импульсов; 6 - блок излучения пачки в среду; 7 - приемник сигнала; 8 - блок предварительной обработки сигнала; 9 - блок ППЗУ хранения комплекснозначных эталонов ГЧМ импульсов; 10, 11 - блоки вычисления составляющих ВКФ; 12, 13 - блоки возведения в квадрат; 14 - сумматор; 15 - блок принятия решения об обнаружении импульса; 16 - блок интерполяции; 17 - блок вычисления интервалов следования импульсов в принятом сигнале; 19 - блок вычисления доплеровского параметра; 20 - блок вычисления фазы сигнала; 21 - блок компенсации доплеровского искажения фазы; 22 - блок БЗУ хранения коэффициентов принятого сообщения.1 - block BZU (buffer memory) storing the coefficients of the transmitted message; 2 - block EPROM (programmable read-only memory device) storing the parameters of the GFM pulses; 3 - phase modulation unit (formation of phase-modulated GFM pulses); 4, 18 - the first and second blocks of the ROM for storing the parameters of the pulse train; 5 - block forming a burst of pulses; 6 - block radiation unit in the medium; 7 - signal receiver; 8 - signal preprocessing unit; 9 - block EPROM storage of complex standards for GFM pulses; 10, 11 - blocks calculating the components of the VKF; 12, 13 - squaring blocks; 14 - adder; 15 is a block decision making on the detection of the pulse; 16 - block interpolation; 17 - unit for calculating the intervals of the pulses in the received signal; 19 is a block for computing a Doppler parameter; 20 is a block phase signal calculation; 21 - block compensation Doppler phase distortion; 22 - block BZU storage coefficients of the received message.

Блоки 2, 4, 9, 18 ППЗУ представляют собой задающие генераторы зондирующих импульсов и пачек импульсов [Найт У. Цифровая обработка сигналов в гидролокационных системах. ТИИЭР, т. 69, №11, 1981, с. 127]. Сумматоры 14, блоки возведения в квадрат 12, 13, блоки 1, 22 БЗУ известны в цифровой технике [Щеголева Л., Давыдов А. Основы вычислительной техники и программирования, Л., Энергоиздат, 1981 с., 155-201]. Блоки вычисления составляющих ВКФ 10, 11 могут быть выполнены на основе рециркулирующих линий задержки (РЛЗ) [Применение цифровой обработки сигналов по ред. Оппенгейма Э.М. Мир, 1980, с. 417-418]. В блоке принятия решения об обнаружении импульса 15 при превышении порога принимается решение об обнаружении сигнала. Блок предварительной обработки сигнала 8 включает предварительный усилитель, фильтр нижних частот и АЦП.Blocks 2, 4, 9, 18 of the EPROM are master oscillators of probing pulses and bursts of pulses [Knight W. Digital signal processing in sonar systems. TIIER, t. 69, No. 11, 1981, p. 127]. Adders 14, squaring blocks 12, 13, blocks 1, 22 of the BZU are known in digital technology [Shchegoleva L., Davydov A. Fundamentals of computer engineering and programming, L., Energoizdat, 1981 pp. 155-201]. Blocks for calculating the components of VKF 10, 11 can be performed on the basis of recirculating delay lines (RLS) [Digital Signal Processing Ed. Oppenheim E.M. World, 1980, p. 417-418]. In the decision block on the detection of the pulse 15 when the threshold is exceeded, a decision is made to detect the signal. Signal pre-processing unit 8 includes a pre-amplifier, low-pass filter and ADC.

Устройство в целом функционирует следующим образом. Числовой вектор передаваемого сообщения Am поступает из БЗУ 1 для фазовой модуляции ЧМ импульсов, выбираемых из ППЗУ 2. В блоке 5 формируется посылка с параметрами, хранящимися в ППЗУ 4, для излучения в среду.The device as a whole operates as follows. The numerical vector of the transmitted message A m comes from the BZU 1 for phase modulation of the FM pulses selected from the EEPROM 2. In block 5, a package with the parameters stored in the EEPROM 4 is formed for radiation into the medium.

Входная реализация после предварительной обработки в блоке 8 поступает на блоки вычисления составляющих ВКФ 10, 11. По моментам превышения порога в блоке 17 вычисляются интервалы следования импульсов

Figure 00000042
(блок 17). Эталонные интервалы следования импульсов в пачке L поступают из ППЗУ 18, в блок 19 вычисления доплеровского параметра
Figure 00000043
Нахождение отношения квадратов откликов синфазного (*) и квадратурного (**) каналов определяющего фазу
Figure 00000044
реализуется в блоке 20. Вычисление параметра
Figure 00000045
в блоке 21 позволяет восстановить переданную информацию без искажения доплеровской дисперсией.The input implementation after preliminary processing in block 8 is fed to the calculation blocks of the components of the VKF 10, 11. At the moment of exceeding the threshold in block 17, the pulse repetition intervals are calculated
Figure 00000042
(block 17). The reference pulse repetition intervals in the packet L come from the ROM 18, to the Doppler parameter calculation unit 19
Figure 00000043
Finding the ratio of the squares of the responses of the in-phase (*) and quadrature (**) channels determining the phase
Figure 00000044
implemented in block 20. Parameter calculation
Figure 00000045
in block 21 allows you to restore the transmitted information without distortion by Doppler dispersion.

Claims (2)

1. Способ передачи дискретной информации для быстродвижущихся объектов, основанный на фазовой модуляции несущих сигналов в соответствии с передаваемым сообщением и излучении их в среду, приеме входной реализации, поступившей из канала связи, обнаружении переданных сигналов и фазовой демодуляции для восстановления исходного сообщения, отличающийся тем, что в качестве несущих сигналов выбирают импульсы с гиперболической ЧМ вида
Figure 00000046
, где Ω - начальная круговая частота импульса,
Figure 00000047
, модулируют фазу
Figure 00000048
, в соответствии со значениями отсчетов Am передаваемого сообщения, для излучения в среду формируют пачку импульсов
Figure 00000049
с заданным интервалом следования L, при приеме производят взаимно-корреляционную обработку принятой входной реализации с каждым из двух ортогональных эталонов
Figure 00000050
и
Figure 00000051
, возводят полученные отклики Rsin и Rcos в квадрат и суммируют, сравнивают с порогом вычисленные значения модуля взаимно-корреляционной функции, обнаруживают моменты превышения порога τm, производят интерполяцию отсчетов, рассчитывают фактические моменты появления сигналов
Figure 00000052
, измеряют интервалы между найденными моментами
Figure 00000053
, находят доплеровский параметр
Figure 00000054
, находят фазу сигналов
Figure 00000055
, компенсируют доплеровское искажение фазы сигнала по найденному доплеровскому параметру
Figure 00000056
, получают переданное сообщение А=(A0, A1, …, AM-1).1. A method of transmitting discrete information for fast-moving objects, based on the phase modulation of the carrier signals in accordance with the transmitted message and emitting them into the medium, receiving the input implementation received from the communication channel, detecting the transmitted signals and phase demodulation to restore the original message, characterized in that pulses with a hyperbolic FM of the form
Figure 00000046
where Ω is the initial circular frequency of the pulse,
Figure 00000047
modulate phase
Figure 00000048
, in accordance with the values of the samples A m of the transmitted message, a pulse train is formed for emission into the medium
Figure 00000049
with a given interval L, upon receipt, cross-correlation processing of the received input implementation is performed with each of two orthogonal standards
Figure 00000050
and
Figure 00000051
, squeeze the received responses R sin and R cos into a square and summarize, compare the calculated values of the cross-correlation function module with the threshold, detect the moments of exceeding the threshold τ m , interpolate the samples, calculate the actual moments of the appearance of the signals
Figure 00000052
, measure the intervals between the found moments
Figure 00000053
find the Doppler parameter
Figure 00000054
find the phase of the signals
Figure 00000055
, compensate for the Doppler phase distortion of the signal according to the found Doppler parameter
Figure 00000056
receive the transmitted message A = (A 0 , A 1 , ..., A M-1 ). 2. Устройство передачи дискретной информации для быстродвижущихся объектов, содержащее последовательно соединенные блок БЗУ хранения коэффициентов передаваемого сообщения, блок фазовой модуляции, соединенный вторым входом с выходом блока ППЗУ хранения параметров ГЧМ импульсов, блок формирования пачки импульсов, подключенный вторым входом к выходу первого блока ППЗУ хранения параметров пачки импульсов, блок излучения пачки в среду, последовательно соединенные приемник сигнала и блок предварительной обработки сигнала, подключенный своим выходом к первым входам первого и второго блоков вычисления составляющих ВКФ, соединенных вторыми входами соответственно с первым и вторым выходами блока ППЗУ хранения комплекснозначных эталонов ГЧМ импульсов, последовательно соединенные блок вычисления фазы сигнала, первый и второй входы которого являются выходами первого и второго блоков вычисления составляющих ВКФ, блок компенсации доплеровского искажения фазы, блок БЗУ хранения коэффициентов принятого сообщения, последовательно соединенные сумматор, первый и второй входы которого являются выходами первого и второго блоков возведения в квадрат, входы которых являются выходами соответственно первого и второго блоков вычисления составляющих ВКФ, блок принятия решения об обнаружении импульса, блок интерполяции, блок вычисления интервалов следования импульсов в принятом сигнале, блок вычисления доплеровского параметра, соединенный своим выходом со вторым входом блока компенсации доплеровского искажения фазы, а вторым входом с выходом второго блока ППЗУ хранения параметров пачки импульсов.2. A device for transmitting discrete information for fast-moving objects, containing a series-connected block of memory blocks for storing the coefficients of the transmitted message, a phase modulation block connected to the second input with the output of the block of ROMs for storing the parameters of the GFM pulses, a block for generating a packet of pulses connected to the second input to the output of the first block of the ROMs of storage parameters of the pulse train, a radiation unit of the burst into the medium, a signal receiver and a signal preprocessing unit connected in series with a second output to the first inputs of the first and second blocks for calculating the components of the VKF, connected by the second inputs respectively to the first and second outputs of the EPROM for storing complex-valued GFM pulses, the series-connected block for calculating the signal phase, the first and second inputs of which are the outputs of the first and second blocks for calculating the components VKF, a block for compensating Doppler phase distortion, a block of memory for storing the coefficients of a received message, a series-connected adder, the first and second inputs The outputs of the first and second squaring blocks are the inputs, the inputs of which are the outputs of the first and second blocks for computing the VKF components, the decision block on detecting the pulse, the interpolation block, the block for calculating the pulse repetition intervals in the received signal, the Doppler parameter calculation unit connected by its the output with the second input of the block for compensating Doppler phase distortion, and the second input with the output of the second block of the ROM for storing the parameters of the pulse train.
RU2017100907A 2017-01-10 2017-01-10 Method and device for distribution of discrete information for quick moving objects RU2658649C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017100907A RU2658649C1 (en) 2017-01-10 2017-01-10 Method and device for distribution of discrete information for quick moving objects

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017100907A RU2658649C1 (en) 2017-01-10 2017-01-10 Method and device for distribution of discrete information for quick moving objects

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2658649C1 true RU2658649C1 (en) 2018-06-22

Family

ID=62713505

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017100907A RU2658649C1 (en) 2017-01-10 2017-01-10 Method and device for distribution of discrete information for quick moving objects

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2658649C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2771871C1 (en) * 2020-12-24 2022-05-16 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" Method and apparatus for transmitting discrete information for fast-moving objects

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5077702A (en) * 1990-11-16 1991-12-31 General Electric Company Doppler consistent hyperbolic frequency modulation
RU16576U1 (en) * 2000-08-01 2001-01-10 Павликов Сергей Николаевич TRANSMISSION AND RECEIVING DEVICE
RU2293359C2 (en) * 2004-10-18 2007-02-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" Mode of selection of a moving target
RU2318295C1 (en) * 2006-10-26 2008-02-27 Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого Detector of phase-manipulated pseudorandom signals
CN101692629B (en) * 2009-05-07 2013-02-06 嘉兴中科声学科技有限公司 Method and system for measuring and calculating doppler deviation

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5077702A (en) * 1990-11-16 1991-12-31 General Electric Company Doppler consistent hyperbolic frequency modulation
RU16576U1 (en) * 2000-08-01 2001-01-10 Павликов Сергей Николаевич TRANSMISSION AND RECEIVING DEVICE
RU2293359C2 (en) * 2004-10-18 2007-02-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" Mode of selection of a moving target
RU2318295C1 (en) * 2006-10-26 2008-02-27 Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого Detector of phase-manipulated pseudorandom signals
CN101692629B (en) * 2009-05-07 2013-02-06 嘉兴中科声学科技有限公司 Method and system for measuring and calculating doppler deviation

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГОЛУБЕВ А.С. Алгоритмы обработки "пачечных" эхо-сигналов с V-образной частотной модуляцией. Научно-технический сб. Гидроакустика, 2009, вып.10, с.111-113. *
ИЦЫКСОН М.Б. Применение составного импульса с гиперболической модуляцией частоты для оценки относительной скорости движения объекта, Труды XIII Всероссийской конференции "Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики", Санкт-Петербург, 2016, с.363-365. *
СКЛЯР Б. Цифровая связь. - Москва: Изд. Дом. Вильямс, 2003 г., с. 201-267. *
СКЛЯР Б. Цифровая связь. - Москва: Изд. Дом. Вильямс, 2003 г., с. 201-267. ИЦЫКСОН М.Б. Применение составного импульса с гиперболической модуляцией частоты для оценки относительной скорости движения объекта, Труды XIII Всероссийской конференции "Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики", Санкт-Петербург, 2016, с.363-365. ГОЛУБЕВ А.С. Алгоритмы обработки "пачечных" эхо-сигналов с V-образной частотной модуляцией. Научно-технический сб. Гидроакустика, 2009, вып.10, с.111-113. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2771871C1 (en) * 2020-12-24 2022-05-16 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" Method and apparatus for transmitting discrete information for fast-moving objects

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7119188B2 (en) Radar device and radar method
JP5535024B2 (en) Radar equipment
US9128182B2 (en) Radar device
RU2144733C1 (en) Signal channel packet for communication system which reference signal id modulated by time- dependent function
JP5810287B2 (en) Radar equipment
US6337855B1 (en) Method, transmitter and receiver for transmitting training signals in a TDMA transmission system
WO2017187299A2 (en) Successive signal interference mitigation
US10921434B2 (en) Radar system
RU2658625C1 (en) Spread spectrum signal generating method, generating apparatus, receiving method and receiving apparatus
US20100178894A1 (en) High-frequency receiver with multiple-channel digital processing
JP6364057B2 (en) Beacon location method
JP3600459B2 (en) Method and apparatus for estimating direction of arrival of radio wave
CN112187316A (en) Signal processing method, signal processing device, receiver and storage medium
FI86015B (en) FOERFARANDE OCH ANORDNING FOER AOSTADKOMMANDE AV FOERBINDELSE I KORTVAOGSRADIONAET.
WO1999043085A1 (en) Method and apparatus for detecting a frequency synchronization signal
JP6075960B2 (en) Multi-tone signal synchronization
JP2019174418A (en) Distance measuring system
Marin et al. Monostatic FMCW radar architecture for multifunction full-duplex radios
US6456671B1 (en) Decision feedback phase tracking demodulation
RU2658649C1 (en) Method and device for distribution of discrete information for quick moving objects
RU2700005C1 (en) Method of estimating channel parameters in broadband hydroacoustic communication and a device for realizing said channel
RU186407U1 (en) Relative phase modulation adaptive pseudo random signal demodulator
CN107305225B (en) Method and apparatus for VSWR estimation using cross-correlation and real number sampling without time alignment
KR102625211B1 (en) Apparatus And Method for Calculating Receiving Time Of Wireless Communication Signal
Szczepaniak et al. Radio transmission masking on the example of FSK modulation

Legal Events

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

Effective date: 20190111

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20210405