RU2723269C1 - Method for synchronizing receiving and transmitting devices of a radio link using short-pulse ultra-wideband signals - Google Patents

Method for synchronizing receiving and transmitting devices of a radio link using short-pulse ultra-wideband signals Download PDF

Info

Publication number
RU2723269C1
RU2723269C1 RU2019126184A RU2019126184A RU2723269C1 RU 2723269 C1 RU2723269 C1 RU 2723269C1 RU 2019126184 A RU2019126184 A RU 2019126184A RU 2019126184 A RU2019126184 A RU 2019126184A RU 2723269 C1 RU2723269 C1 RU 2723269C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
time
uwb
stack
signal
energy
Prior art date
Application number
RU2019126184A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Леонидович Артемов
Александр Александрович Чаплыгин
Виктор Дмитриевич Лукьянчиков
Сергей Юрьевич Иванов
Анна Алексеевна Смирнова
Original Assignee
Акционерное общество "Концерн "Созвездие"
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 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" filed Critical Акционерное общество "Концерн "Созвездие"
Priority to RU2019126184A priority Critical patent/RU2723269C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2723269C1 publication Critical patent/RU2723269C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION, OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00Automatic control of frequency or phase; Synchronisation

Abstract

FIELD: radio engineering and communication.SUBSTANCE: invention relates to radio engineering and can be used in development of high-speed information transmission systems, multiple access systems and other radioelectronic systems and facilities using complex signals with high noise immunity and stealthiness of transmission. Technical result of the claimed technical solution is achieved by forming a stack of several time windows shifted relative to each other by the duration of one time window, wherein one stack time cycle covers the average pulse repetition period of the ultra-wideband clock signal, based on the results of comparing the energy count values in the previous and subsequent stack time windows, performing their weight processing.EFFECT: high rate of estimating the value and the sign of the delay of the ultra-wideband clock signal, as well as shorter time for entry into synchronism.1 cl, 19 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при разработке высокоскоростных систем передачи информации, систем множественного доступа и других радиоэлектронных систем и средств, использующих сложные сигналы с повышенной помехозащищённостью и скрытностью передачи.The invention relates to the field of radio engineering and can be used in the development of high-speed information transmission systems, multiple access systems and other electronic systems and tools using complex signals with increased noise immunity and stealth transmission.

Известно [1], что важнейшим процессом, от которого зависит эффективность функционирования сверхширокополосных (СШП) систем и средств передачи информации является синхронизация передающего и приёмного устройства радиолиний, так как они всегда разнесены в пространстве на значительные расстояния и могут относиться к мобильным беспроводным системам. Здесь же в [1] дан краткий обзор с перечислением основных особенностей и недостатков наиболее известных способов синхронизации. При этом главными недостатками приведённых способов является величина времени вхождения в синхронизм и необходимость больших величин отношения сигнал/шум на входе приёмных устройств. It is known [1] that the most important process on which the effective functioning of ultra-wideband (UWB) systems and means of transmitting information depends is the synchronization of the transmitting and receiving device of the radio lines, since they are always spaced over a considerable distance in space and can relate to mobile wireless systems. Here in [1] a brief overview is given listing the main features and disadvantages of the most well-known synchronization methods. In this case, the main disadvantages of the above methods is the amount of time it takes to synchronize and the need for large signal-to-noise ratios at the input of the receiving devices.

В [2] и [3] приведены, так называемые, «беспоисковые» способы синхронизации. Способ, приведённый в [2], основан на использовании дискретной фильтрации СШП синхросигнала. Однако и у него время вхождения в синхронизм составляет не менее двух периодов следования СШП синхросигнала. Способ, описанный в [3], предполагает разбиение всего СШП сигнала на К непересекающихся во времени интервалов для их последующей кепстральной обработки. Но перед ней необходимо растянуть во времени каждый такой интервал, используя для этого задержки, для реализации которых потребуется К линий задержки. В целом получается довольно сложный алгоритм, затянутый во времени и требующий дополнительных технических затрат. In [2] and [3], the so-called “searchless” synchronization methods are presented. The method described in [2] is based on the use of discrete UWB clock filtering. However, it also has a synchronization time of at least two periods of the UWB clock. The method described in [3] involves dividing the entire UWB signal into K non-intersecting time intervals for their subsequent cepstral processing. But before it, it is necessary to stretch in time each such interval, using delays for this, for the implementation of which K delay lines will be required. In general, a rather complicated algorithm is obtained, which is time-consuming and requires additional technical costs.

Наиболее близким аналогом по технической сущности к предлагаемому является способ, описанный в [4], принятый за прототип.The closest analogue in technical essence to the proposed one is the method described in [4], adopted as a prototype.

Способ-прототип реализует синхронизацию, используя энергетическое обнаружение СШП сигналов (накопление энергии пачки импульсов СШП сигналов) и заключается в следующем.The prototype method implements synchronization using energy detection of UWB signals (energy storage of a pulse packet of UWB signals) and consists in the following.

На приёмной стороне смесь СШП сигнала с шумом с выхода антенного устройства поступает в пять организованных сигнальных временных каналов (СВК), настроенных на смещённые друг относительно друга временные интервалы, по величине равные длительности СШП сигнала, первые три из которых формируют временной дискриминатор для осуществления поиска СШП сигнала и захвата состояния синхронизма. С выходов этих СВК накопленные энергии смеси пачки импульсов СШП сигнала и шума поступают в аналого-цифровой преобразователь (АЦП), где оцифровываются и далее обрабатываются в цифровой форме.On the receiving side, a mixture of UWB signal with noise from the output of the antenna device enters five organized signal time channels (ICS) tuned to time intervals offset from each other, equal in magnitude to the duration of the UWB signal, the first three of which form a time discriminator for searching for UWB signal and capture state of synchronism. From the outputs of these ICS, the accumulated energy of the mixture of a packet of pulses of UWB signal and noise is transferred to an analog-to-digital converter (ADC), where it is digitized and further processed in digital form.

Захват состояния синхронизма обеспечивается поиском дополнительно излучаемых синхронизационных (базовых или опорных) импульсов, не меняющих своего расположения в последовательности импульсов СШП сигнала. Поиск и обнаружение СШП сигнала осуществляется коррелятором, на выходе которого после некоторого количества временных сдвигов заданной величины, вводимых в СВК, фиксируется максимум корреляционной функции. Этот момент и будет считаться моментом захвата состояния синхронизма. На этом задача обнаружения сигнала и захвата состояния синхронизма считается решённой. The capture of the synchronism state is ensured by the search for additionally emitted synchronization (basic or reference) pulses that do not change their location in the pulse train of the UWB signal. Search and detection of UWB signal is carried out by the correlator, at the output of which, after a certain number of time shifts of a given value, introduced into the CRS, the maximum of the correlation function is fixed. This moment will be considered the moment of capturing the state of synchronism. On this, the task of detecting the signal and capturing the state of synchronism is considered solved.

Удержание этого состояния осуществляется в процессе приёма СШП сигналов следующим образом. Предыдущий и последующий СВК относительно основного СВК из первых трёх отслеживают скорость ухода СШП сигнала в передний или задний СВК, осуществляя оценку величины и знака их временного смещения из основного канала. На основе этих оценок осуществляется подстройка частоты и фазы тактового генератора (синхронизатора) приёмного устройства, компенсируя такие уходы и обеспечивая тем самым удержание состояния синхронизма во всех СВК, включая два остальных СВК, осуществляющих приём информационных нулей и единиц переданного сообщения.The retention of this state is carried out in the process of receiving UWB signals as follows. The previous and subsequent ICS relative to the main ICS of the first three monitor the speed of the UWB signal going to the front or rear ICS, assessing the magnitude and sign of their temporal displacement from the main channel. Based on these estimates, the frequency and phase of the clock generator (synchronizer) of the receiving device are adjusted, compensating for such departures and thereby ensuring that the state of synchronism is maintained in all ICS, including the other two ICS, which receive information zeros and units of the transmitted message.

Так как момент прихода СШП сигнала неизвестен, то в данном случае среднее время вхождения в синхронизм при использовании коррелятора должно быть гораздо больше двух периодов длительности СШП сигнала.Since the time of arrival of the UWB signal is unknown, in this case the average time of synchronization when using the correlator should be much longer than two periods of the duration of the UWB signal.

В способе-прототипе должна реализоваться возможность уменьшения времени вхождения в состояние синхронизма, то есть увеличения скорости его захвата без использования корреляторов и согласованных фильтров, а также обеспечение возможности непрерывного слежения за задержкой в приёмном СВК и коррекции ухода импульсов полезного СШП сигнала из временного окна приёмного СВК. На фиг. 1а) представлен вариант формируемого семиэлементного (N = 7) СШП синхросигнала единичной амплитуды совместно с текущими временными окнами в сигнальных (серым цветом) и шумовом (чёрным цветом) временных каналах. На фиг. 1б) показан укрупнённый участок этого сигнала, где представлена форма импульсов СШП синхросигнала. In the prototype method, it should be possible to reduce the time it takes to enter the synchronism state, that is, increase the capture speed without using correlators and matched filters, as well as provide the possibility of continuous tracking of the delay in the receiving ICS and correcting the pulses of the useful UWB signal from the time window of the receiving ICS . In FIG. 1a) presents a variant of the generated seven-element (N = 7) UWB sync signal of unit amplitude together with the current time windows in the signal (gray) and noise (black) time channels. In FIG. 1b) shows an enlarged section of this signal, which shows the shape of the UWB pulses of the clock signal.

На фиг. 2 представлены четыре основных случая, которые возможны в процессе обнаружения СШП синхросигнала и захвата состояния синхронизма. Здесь условно серым цветом изображено текущее временное окно стека, представляющего собой сигнальные временные каналы, временные окна которых смещены во времени друг относительно друга на длительность одного временного окна 2τ00 – длительность импульса СШП синхросигнала), один временной цикл работы окна стека перекрывает средний период повторения импульсов СШП синхросигнала Тср, а чёрным цветом – последующее временное окно стека;

Figure 00000001
– условное изображение текущей энергии смеси импульса СШП синхросигнала и канального шума (или только канального шума), поступающей на вход стека. Здесь u0(t) – текущее напряжение импульса СШП синхросигнала на входе стека; ν(t) – гауссовский шум с нулевым средним значением и спектральной плотностью мощности N0 [Вт/Гц]. Среднее «оконное» энергетическое отношение сигнал/шум
Figure 00000002
≈ 5,5 (7,4 дБ)In FIG. Figure 2 presents four main cases that are possible in the process of detecting UWB clock and capturing the synchronism state. Here, the current time window of the stack is represented by a gray color, which represents signal time channels whose time windows are shifted in time relative to each other by the duration of one time window 2τ 00 is the duration of the UWB pulse of the clock signal), one time cycle of the stack window overlaps the average the pulse repetition period of the UWB pulses of the clock signal T cf , and in black - the subsequent time window of the stack;
Figure 00000001
- a conditional image of the current energy of the mixture of the UWB pulse of the clock signal and channel noise (or channel noise only) supplied to the input of the stack. Here u 0 (t) is the current voltage of the UWB pulse of the clock signal at the input of the stack; ν (t) is a Gaussian noise with a zero mean value and a power spectral density of N 0 [W / Hz]. Average “window” signal-to-noise energy ratio
Figure 00000002
≈ 5.5 (7.4 dB)

На фиг. 2а) – случай, когда вся энергия смеси импульсов СШП синхросигнала и канального шума попадает внутрь текущего временного окна стека. In FIG. 2a) is the case when all the energy of a mixture of UWB pulses of a clock signal and channel noise falls inside the current time window of the stack.

На фиг. 2б) – случай, когда меньшая часть энергии смеси импульсов СШП синхросигнала и канального шума попадают внутрь текущего временного окна стека, а большая часть – внутрь последующего временного окна стека. In FIG. 2b) is the case when a smaller part of the energy of the mixture of UWB pulses of the clock signal and channel noise fall inside the current time window of the stack, and most of it goes inside the subsequent time window of the stack.

На фиг. 2в) – случай, когда энергия смеси импульсов СШП синхросигнала и канального шума распределена достаточно равномерно между текущим и последующим временными окнами стека. In FIG. 2c) is the case when the energy of a mixture of UWB pulses of a clock signal and channel noise is distributed fairly evenly between the current and subsequent time windows of the stack.

На фиг. 2г) – случай, когда большая часть энергии смеси импульсов СШП синхросигнала и канального шума попадает внутрь текущего временного окна стека, а меньшая часть – внутрь последующего временного окна стека. In FIG. 2d) - the case when most of the energy of the mixture of UWB pulses of the clock signal and channel noise falls inside the current time window of the stack, and a smaller part inside the subsequent time window of the stack.

Из анализа фиг. 2 следует, что в первом случае вся суммарная надпороговая энергия смеси импульса и канального шума в виде отсчёта некоторой величины будет фиксироваться по окончании данного текущего временного окна стека. Во втором случае меньшая часть суммарной надпороговой энергии смеси импульса и канального шума в виде отсчёта своей величины может фиксироваться по окончании текущего временного окна стека, а большая её часть в виде отсчёта своей величины – по окончании последующего временного окна стека. В третьем случае, как и во втором - суммарная надпороговая энергия смеси импульса и канального шума в виде отсчётов своей величины может фиксироваться по окончании текущего и последующего временных окон стека. Наконец в четвёртом случае большая часть суммарной надпороговой энергии смеси импульса и канального шума в виде отсчёта своей величины может фиксироваться по окончании текущего временного окна стека, меньшая её часть – по окончании последующего временного окна стека. Следовательно, недостатком прототипа является необходимость постоянно отслеживать состояние текущего и последующего временных окон стека с целью определения величины суммарных энергетических отсчётов в них для использования оценки величины этих отсчётов при определении величины и знака временной задержки, которую необходимо вводить во временные окна стека для захвата состояния синхронизма и поддержания этого состояния в дальнейшем при приёме информационных СШП сигналов. From the analysis of FIG. 2 it follows that in the first case, the total total sup-threshold energy of the mixture of momentum and channel noise in the form of a reference of a certain value will be fixed at the end of the current current time window of the stack. In the second case, a smaller part of the total suprathreshold energy of the mixture of momentum and channel noise in the form of a reference of its value can be fixed at the end of the current time window of the stack, and most of it in the form of a reference of its value - at the end of the subsequent time window of the stack. In the third case, as in the second, the total above-threshold energy of the mixture of momentum and channel noise in the form of readings of its value can be fixed at the end of the current and subsequent time windows of the stack. Finally, in the fourth case, most of the total suprathreshold energy of the mixture of momentum and channel noise in the form of a reference of its magnitude can be fixed at the end of the current time window of the stack, its smaller part - at the end of the subsequent time window of the stack. Therefore, the disadvantage of the prototype is the need to constantly monitor the state of the current and subsequent time windows of the stack in order to determine the value of the total energy samples in them to use the estimate of the value of these samples in determining the value and sign of the time delay, which must be entered into the time windows of the stack to capture the state of synchronism and maintaining this state in the future when receiving UWB information signals.

Задача предлагаемого способа состоит в быстрой оценке величины и знака задержки СШП синхросигнала при упрощенной аппаратной реализации.The objective of the proposed method is to quickly assess the magnitude and sign of the delay UWB clock signal with a simplified hardware implementation.

Для решения поставленной задачи в предлагаемом способе, включающем организацию n сигнальных временных каналов, согласно изобретению, сигнальные временные каналы, смещены во времени друг относительно друга на длительность временного окна и представляют собой стек, один временной цикл работы которого перекрывает средний период повторения N импульсов сверхширокополосного (СШП) синхросигнала Тср так, что в среднем на каждом временном цикле работы стека обнаружен один импульс СШП синхросигнала, а относительное время работы каждого сигнального временного канала в цикле составляет 2τ0ср; в процессе калибровки осуществляют накопление «оконной» энергии канального шума для усреднения и оценки величины среднеквадратического отклонения, которые используют для определения величины начального (опорного) энергетического порога Π0, величину которого в отсутствии СШП синхросигнала периодически переоценивают и во все сигнальные временные каналы вводят соответствующую коррекцию; в присутствии СШП синхросигнала в сигнальных временных каналах стека осуществляют накопление надпороговой энергии смеси импульсов СШП синхросигнала с канальным шумом на длительности их текущих временных окон стека; далее полученные текущие надпороговые энергии сигнальных временных каналов оцифровывают, превращая их в энергетические отсчёты различной величины, подсчитывают их количество на длительности СШП синхросигнала, фиксируют их временные позиции, сравнивают эти временные позиции с их временными позициями в записанной копии СШП синхросигнала и по результатам сравнения величины энергетических счётов в предыдущем и последующем временных окнах стека осуществляют их весовую обработку, в результате которой определяют величину и знак временной задержки, введение которой в сигнальные временные каналы (СВК) стека приведёт к захвату состояния синхронизма; на этом процесс установления синхронизма между передающим и приёмным устройствами радиолинии считают завершённым и с этого момента начинается процесс приёма информационных СШП сигналов в одном из СВК стека, при этом время с момента обнаружения опорного импульса СШП синхросигнала до момента начала приёма информационных СШП сигналов составляет величину порядка (N+1)Тср с.To solve the problem in the proposed method, which includes the organization of n signal time channels, according to the invention, the signal time channels are shifted in time relative to each other by the duration of the time window and are a stack, one time cycle of which overlaps the average repetition period of N pulses of ultra-wideband ( UWB) of the sync signal T cp so that, on average, one pulse of the UWB sync signal is detected on each time cycle of the stack, and the relative operating time of each signal time channel in the cycle is 2τ 0 / T cf ; during the calibration process, the “window” energy of the channel noise is accumulated to average and estimate the standard deviation, which is used to determine the initial (reference) energy threshold Π 0 , the value of which is periodically overestimated in the absence of UWB clock signal and the corresponding correction is introduced into all time signal channels ; in the presence of the UWB clock signal in the signal time channels of the stack, the suprathreshold energy of the mixture of pulses of the UWB clock signal with channel noise is accumulated for the duration of their current time windows of the stack; Further, the obtained current suprathreshold energies of the signal time channels are digitized, turning them into energy samples of various sizes, their number is calculated for the duration of the UWB clock signal, their temporal positions are recorded, these time positions are compared with their temporal positions in the recorded copy of the UWB clock signal and the results of comparing the energy values the accounts in the previous and subsequent time windows of the stack carry out their weight processing, as a result of which the magnitude and sign of the time delay are determined, the introduction of which into the signal time channels (ICS) of the stack will lead to the capture of the synchronism state; on this, the process of establishing synchronism between the transmitting and receiving devices of the radio link is considered completed and from this moment the process of receiving UWB information signals begins in one of the ICS stack, while the time from the moment of detection of the UWB reference pulse of the clock signal to the moment of receiving UWB information signals is about ( N + 1) T cf.

Предлагаемый способ заключается в следующем.The proposed method is as follows.

Синхросигнал с антенного переключателя поступает в стек, на каждом цикле работы которого в среднем может быть обнаружен один импульс СШП синхросигнала, а относительное время работы каждого временного канала в цикле составит 2τ0ср, следовательно, количество сигнальных временных каналов можно оценить соотношением:The clock signal from the antenna switch enters the stack, on each cycle of which an average UWB pulse of the clock signal can be detected on average, and the relative operating time of each time channel in the cycle will be 2τ 0 / T cf , therefore, the number of signal time channels can be estimated by the ratio:

n ≥ Тср/2τ0.n ≥ T cf / 2τ 0 .

При работе стека на длительности текущего временного окна осуществляется накопление энергий смеси СШП синхросигнала и канального шума (или одного канального шума):When the stack is running for the duration of the current time window, the energy of the UWB mixture of the clock signal and channel noise (or one channel noise) is accumulated:

Figure 00000003
(1)
Figure 00000003
(1)

Здесь

Figure 00000004
- полная энергия, накопленная в k-м временном окне стека;
Figure 00000005
- энергия импульса СШП синхросигнала, накопленная в этом временном окне;
Figure 00000006
- взаимная энергия импульса и канального шума, накопленная в этом же временном окне;
Figure 00000007
- энергия канального шума, накопленная на всей длительности k-го временного окна стека; k = 1, 2,…, n; Tp = 2pτ0 – моменты начала накопления оконных энергий
Figure 00000004
. Here
Figure 00000004
is the total energy accumulated in the kth time window of the stack;
Figure 00000005
- pulse energy UWB clock signal accumulated in this time window;
Figure 00000006
- the mutual energy of the pulse and channel noise accumulated in the same time window;
Figure 00000007
- the energy of channel noise accumulated over the entire duration of the k-th time window of the stack; k = 1, 2, ..., n; T p = 2pτ 0 - moments of the beginning of the accumulation of window energies
Figure 00000004
.

В отсутствии СШП синхросигнала в стеке на длительности NТср с оценивается средняя величина «оконной» энергии канального шума

Figure 00000008
и среднеквадратическое отклонение (СКО) шума σsh от среднего значения шумовой «оконной» энергии, которые используют для оценки величины начального (опорного) энергетического порога Π0. С этим порогом сравнивается величина суммарной энергии, накопленной на длительности каждого из n временных окон стека и в отсутствии СШП сигналов величина опорного порога переоценивается каждый временной промежуток величиной NТср с. In the absence of a UWB clock signal in the stack for a duration of NT sr s, the average value of the window energy of the channel noise is estimated
Figure 00000008
and standard deviation (RMS) of noise σ sh from the average value of the noise “window” energy, which is used to estimate the value of the initial (reference) energy threshold Π 0 . The value of the total energy accumulated over the duration of each of the n time windows of the stack is compared with this threshold and, in the absence of UWB signals, the value of the reference threshold is reevaluated by the value of NT sr .

В присутствии СШП синхросигнала:In the presence of UWB clock:

- оцениваются величины накопленных оконных энергий (1);- the values of the accumulated window energies are estimated (1);

- на длительности NТср с использованием (1) оценивается среднее значение «оконной» энергии смеси импульса СШП синхросигнала и канального шума

Figure 00000009
;- on the duration of NT cf using (1), the average value of the “window” energy of the mixture of the UWB pulse of the clock signal and channel noise is estimated
Figure 00000009
;

- оцениваются текущие значения накопленных «оконных» надпороговых энергий- the current values of the accumulated “window” suprathreshold energies are estimated

ΔEk = Есс,k – П0, (2)ΔE k = E ss, k - P 0 , (2)

где ΔEk – надпороговая часть энергии Есс,k, которая оцифровывается и далее называется энергетическим отсчётом.where ΔE k is the suprathreshold part of the energy E ss, k , which is digitized and is further called the energy reference.

Первое превышение энергетического порога (ΔEk >0) соотносится с первым импульсом в имеющейся копии СШП синхросигнала, длительность которой равна Тсс, поэтому первый обнаруженный импульс будет опорным, то есть его временная позиция будет служить началом, сравнение с которой будет определять временные позиции остальных обнаруживаемых импульсов СШП синхросигнала. При этом по окончании времени Тсс после обнаружения первого (опорного) импульса при условии обнаружения за это время не менее двух третей импульсов СШП синхросигнала могут возникать следующие ситуации:The first excess of the energy threshold (ΔE k > 0) corresponds to the first pulse in the existing UWB copy of the sync signal, the duration of which is T ss , so the first detected pulse will be the reference, that is, its temporary position will serve as the beginning, a comparison with which will determine the temporary positions of the others detectable UWB pulses of the clock signal. In this case, at the end of the time T ss after the detection of the first (reference) pulse, provided that at least two-thirds of the UWB pulses of the clock signal are detected during this time, the following situations may occur:

- количество остальных обнаруженных импульсов и их местоположение не совпадают с их количеством и местоположением в имеющейся копии при подавляющем большинстве их сдвигов друг относительно друга;- the number of remaining detected pulses and their location do not coincide with their number and location in the existing copy with the vast majority of their shifts relative to each other;

- количество остальных обнаруженных импульсов и их местоположение совпадают с аналогичными параметрами в имеющейся копии; - the number of remaining detected pulses and their location coincide with similar parameters in the existing copy;

- количество остальных обнаруженных импульсов меньше, чем в имеющейся копии, но их местоположение совпадает с их местоположением в этой копии;- the number of remaining detected pulses is less than in the existing copy, but their location coincides with their location in this copy;

- количество остальных обнаруженных импульсов меньше, чем в имеющейся копии, но их местоположение не совпадает с их местоположением в этой копии;- the number of remaining detected pulses is less than in the existing copy, but their location does not coincide with their location in this copy;

- количество остальных обнаруженных импульсов превышает количество их в имеющейся копии, причём импульсы в принятом сигнале могут располагаться попарно в соседних временных окнах стека и в каждой паре есть импульс, местоположение которого совпадает с местоположением аналогичного импульса в копии СШП синхросигнала.- the number of remaining detected pulses exceeds the number of them in the existing copy, and the pulses in the received signal can be located in pairs in the neighboring time windows of the stack and in each pair there is a pulse whose location coincides with the location of a similar pulse in the UWB copy of the clock signal.

Первый маловероятный случай характеризует наличие мощных короткоимпульсных помех, и дальнейшая обработка СШП синхросигнала игнорируется. Остальные случаи характерны для присутствия СШП синхросигнала в смеси с канальными шумами, и обнаруженная последовательность импульсов подвергается соответствующей обработке. При этом четвёртый случай требует особого рассмотрения. В данной ситуации наиболее вероятно, что первый импульс СШП синхросигнала был подавлен и вместо него за опорный был принят следующий импульс. Либо было подавлено более одного из первых импульсов СШП синхросигнала. Значит необходимо последовательными сдвигами совмещать позицию принятого опорного импульса с позицией второго или третьего и т.д. импульсов в копии СШП синхросигнала до совпадения позиций остальных принятых импульсов СШП синхросигнала с позициями аналогичных импульсов в его копии. Если совпадения позиций остальных импульсов нет, то осуществляется обнуление рабочих регистров и процесс поиска СШП синхросигнала и захвата состояния синхронизма продолжается.The first unlikely event characterizes the presence of powerful short-pulse interference, and further processing of the UWB clock is ignored. The remaining cases are typical for the presence of UWB clock in a mixture with channel noise, and the detected pulse sequence is subjected to appropriate processing. In this case, the fourth case requires special consideration. In this situation, it is most likely that the first pulse of the UWB clock signal was suppressed and the next pulse was taken as the reference one instead. Or, more than one of the first UWB pulses of the clock signal was suppressed. Therefore, it is necessary to combine the position of the received reference pulse with the position of the second or third, and so on, by successive shifts. pulses in a copy of the UWB clock signal until the positions of the remaining received pulses of the UWB clock signal coincide with the positions of similar pulses in its copy. If there is no coincidence of the positions of the remaining pulses, then the work registers are zeroed and the process of searching for the UWB clock and the synchronization state acquisition continues.

На фиг. 3 в качестве примера представлена ситуация, соответствующая случаю, изображённому на фиг. 2б). На фиг. 3а) показаны предварительные этапы обработки: In FIG. 3 illustrates, by way of example, a situation corresponding to the case depicted in FIG. 2b). In FIG. 3a) shows the preliminary processing steps:

Figure 00000004
– энергетические отсчёты смеси импульсов СШП синхросигнала и канального шума, временные позиции которых соответствуют моментам окончания соответствующих временных окон стека (заполненные кружки);
Figure 00000004
- energy readings of the mixture of UWB pulses of the clock signal and channel noise, the temporary positions of which correspond to the moments of the end of the corresponding time windows of the stack (filled circles);

Figure 00000010
– энергетические отсчёты канального шума, оценённые во временных окнах шумового канала и приведённые к временным позициям энергетических отсчётов смеси импульсов СШП синхросигнала и канального шума (пустые крупные квадраты);
Figure 00000010
- energy samples of channel noise estimated in time windows of the noise channel and reduced to temporary positions of energy samples of a mixture of UWB pulses of a clock signal and channel noise (large empty squares);

Figure 00000007
- энергетические отсчёты канального шума, оценённые во временных окнах стека (заполненные ромбики) – приведены для сравнения;
Figure 00000007
- energy samples of channel noise, estimated in the stack time windows (filled rhombs) - are given for comparison;

также для сравнения сплошной тонкой линией – величины

Figure 00000011
, поступившие на вход стека; also for comparison by a solid thin line - values
Figure 00000011
received at the entrance to the stack;

жирной чёрной штриховой горизонтальной линией показан начальный (опорный) энергетический порог П0. bold black dashed horizontal line shows the initial (reference) energy threshold P 0 .

Крупные планы, показанные на фиг. 3б) – фиг. 3з) в соответствующих временных окнах стека, соответствуют энергетическим отсчётам, описанным выше на фоне величины

Figure 00000011
. The close-ups shown in FIG. 3b) - FIG. 3h) in the corresponding time windows of the stack, correspond to the energy readings described above against the background of the value
Figure 00000011
.

Анализ фиг. 3 показывает: The analysis of FIG. 3 shows:

- текущие значения величин

Figure 00000010
и
Figure 00000007
в среднем мало отличаются друг от друга, что доказывает правомерность использования шумового канала для оценки текущих значений энергетических отсчётов канальных шумов в текущих временных окнах стека;- current values
Figure 00000010
and
Figure 00000007
on average, they differ little from each other, which proves the legitimacy of using a noise channel to estimate the current values of the energy readings of channel noise in the current time windows of the stack;

- все значения энергетических отсчётов находятся под опорным энергетическим порогом, что говорит о рациональности его формирования;- all values of energy readings are under the reference energy threshold, which indicates the rationality of its formation;

- количество надпороговых энергетических отсчётов (4) больше N, причём подавляющее большинство их расположены попарно в соседних временных окнах стека;- the number of above-threshold energy readings (4) is greater than N, and the vast majority of them are located in pairs in adjacent time windows of the stack;

- величины всех N энергетических отсчётов, расположенных в текущих временных окнах стека (окна серого цвета) в среднем гораздо меньше величин N энергетических отсчётов, расположенных в последующих временных окнах стека (окна чёрного цвета), что говорит о том, что каждый импульс СШП синхросигнала располагается во временных окнах двух соседних временных окнах стека очень несимметрично. - the values of all N energy samples located in the current time windows of the stack (gray window) are on average much smaller than the values of N energy samples located in the subsequent time windows of the stack (black window), which means that each UWB sync signal pulse is located in the time windows of two adjacent time windows of the stack is very asymmetric.

Проведённый анализ приводит к способу обработки получаемых последовательностей энергетических отсчётов смеси СШП синхросигнала с канальным шумом, суть которого состоит в следующем.The analysis leads to a method for processing the obtained sequences of energy samples of a UWB mixture of a clock signal with channel noise, the essence of which is as follows.

1. Определяют временную позицию первого (опорного) энергетического отсчёта

Figure 00000012
t1 и совмещают её с положением первого импульса в копии СШП синхросигнала, хранящейся в регистре;1. Determine the temporary position of the first (reference) energy readout
Figure 00000012
t 1 and combine it with the position of the first pulse in the UWB copy of the clock stored in the register;

2. Фиксируют численные значения и временные позиции превышений текущего энергетического порога энергетическими отсчётами

Figure 00000013
.2. The numerical values and temporary positions of excesses of the current energy threshold are recorded by energy readings
Figure 00000013
.

3. Выделяют в первую подпоследовательность надпороговые импульсы, временные позиции которых совпадают с соответствующими позициями импульсов в копии СШП синхросигнала, хранящейся в регистре: Е1 = {ΔEcc,0; ΔEcc,2;…; ΔEcc,2p;…}, Т1 = {t1,0; t1,2;…; t1,2p;…}. 3. Allocate above-threshold pulses, the temporary positions of which coincide with the corresponding positions of the pulses in a copy of the UWB sync signal stored in the register, into the first subsequence: E 1 = {ΔE cc, 0 ; ΔE cc, 2; ...; ΔE cc, 2p ; ...}, T 1 = {t 1.0 ; t 1,2; ...; t 1,2p ; ...}.

4. Выделяют во вторую подпоследовательность надпороговые импульсы, временные позиции которых не совпадают с соответствующими позициями импульсов в копии СШП синхросигнала, хранящейся в регистре, но соседствуют с ними: Е2 = {ΔEcc,1; ΔEcc,3;…; ΔEcc,2p+1;…}, Т2 = {t2,1; t2,3;…; t2,2p+1;…}. 4. Allocate suprathreshold pulses, the temporal positions of which do not coincide with the corresponding positions of the pulses in the second sequence of pulses of the UWB sync signal stored in the register, but are adjacent to them: E 2 = {ΔE cc, 1 ; ΔE cc, 3 ; ...; ΔE cc, 2p + 1 ; ...}, T 2 = {t 2.1 ; t 2.3; ...; t 2,2p + 1 ; ...}.

5. Оценивают количество ненулевых членов в обеих последовательностях: N1 и N2.5. Estimate the number of nonzero terms in both sequences: N 1 and N 2 .

Figure 00000014
Figure 00000014

Figure 00000015
Figure 00000015

Figure 00000016
Figure 00000016

Figure 00000017
Figure 00000017

Figure 00000018
Figure 00000018

6. Определяют нормированные разности временных позиций полученных последовательностей надпороговых энергетических отсчётов6. The normalized differences in the time positions of the obtained sequences of suprathreshold energy samples are determined.

Figure 00000019
, (3)
Figure 00000019
, (3)

h = 1, 2,…, 2N.h = 1, 2, ..., 2N.

7. Оценивают величину минимальной разности (3) и количество таких разностей на длительности СШП синхросигнала7. Estimate the value of the minimum difference (3) and the number of such differences on the duration of the UWB clock

Figure 00000020
. (4)
Figure 00000020
. (4)

8. Вычисляют приведённые длительности частей текущих импульсов СШП синхросигнала, расположенных в соседних временных окнах стека:8. Calculate the reduced durations of the parts of the current UWB pulses of the clock located in adjacent time windows of the stack:

Figure 00000021
(5)
Figure 00000021
(5)

9. Проводят сглаживание величин (7):9. Spend smoothing values (7):

Figure 00000022
(6)
Figure 00000022
(6)

При этом в шумах, как правило, сумма

Figure 00000023
, а на самом деле должна равняться единице. Следовательно, необходимо скомпенсировать вредное влияние канальных шумов. Для этогоMoreover, in noise, as a rule, the sum
Figure 00000023
, but in fact should be equal to one. Therefore, it is necessary to compensate for the harmful effects of channel noise. For this

10. Оценивают разность:

Figure 00000024
.10. Estimate the difference:
Figure 00000024
.

11. Вычисляют выравнивающие коэффициенты, с помощью которых можно частично компенсировать отрицательное влияние канальных шумов на конечный результат11. Calculate the equalization coefficients, with which you can partially compensate for the negative effect of channel noise on the final result

Figure 00000025
. (7)
Figure 00000025
. (7)

12. Вносят компенсирующие поправки в (8)12. Make compensating amendments to (8)

Figure 00000026
. (8)
Figure 00000026
. (8)

Если всё сделано правильно, то проверка даст

Figure 00000027
.If everything is done correctly, then a check will give
Figure 00000027
.

По своей сути процесс, описываемый соотношениями (5) -80), реализует вариант специфической весовой обработки смеси импульсов СШП синхросигнала с канальным шумом, причём найденные веса характеризуют соотношение энергий смеси импульса и канального шума, попадающих в соседние временные окна стека.At its core, the process described by relations (5) -80) implements a variant of specific weight processing of a mixture of UWB pulses of a clock signal with channel noise, and the weights found characterize the ratio of the energies of the mixture of pulse and channel noise falling into neighboring time windows of the stack.

13. Разность величин (8) переводят в масштаб реального времени:13. The difference of values (8) is translated into real time:

Figure 00000028
(9)
Figure 00000028
(9)

14. Осуществляют оценку величины и знака временной задержки, которую необходимо ввести в формирователи временных окон стека, чтобы осуществит захват состояния синхронизма передающего и приёмного устройств радиолинии, что будет эквивалентно смещению всех импульсов СШП синхросигнала на середину текущих временных окон выбранного из стека для приёма одного из информационных символов алфавита (например, информационного нуля) формирователя временных окон:14. An estimate is made of the magnitude and sign of the time delay that must be entered into the shapers of the time windows of the stack in order to capture the synchronism state of the transmitting and receiving devices of the radio line, which will be equivalent to shifting all UWB pulses of the clock signal to the middle of the current time windows selected from the stack to receive one of information symbols of the alphabet (for example, information zero) of the shaper of time windows:

Figure 00000029
(10)
Figure 00000029
(10)

15. Вводят полученную задержку во все временные каналы стека.15. Enter the received delay into all temporary channels of the stack.

16. Одновременно отключают все СВК стека, кроме одного, в котором начинают осуществлять приём информационных СШП сигналов.16. At the same time, all the ICS of the stack are disabled, except for one, in which they begin to receive UWB information signals.

Значения (3) потребуются для оценки и использования в процессе приёма информационных СШП сигналов динамического порога Пд, который является функцией (3) и зависящей от него усреднённой вероятности правильного приёма СШП сигнала. Его использование компенсирует в определённой степени отрицательное влияние изменения помеховой обстановки.Values (3) will be required to evaluate and use the dynamic threshold П д , which is a function (3) and the average probability of the correct reception of the UWB signal, in the process of receiving UWB information. Its use compensates to some extent the negative impact of changes in the interference environment.

На фиг. 4 приведён условный пример расположения временных окон приёмного СВК относительно расположения текущих энергий смеси импульсов СШП синхросигнала и канальных шумов Ecc(t), вычисленных в текущих временных окнах этого СВК на длительности принимаемого информационного символа, который был перенесён СШП сигналом, сформированным на базе «разреженного» кода Неймана-Хоффмана. Фиг. 4а) представляет тот случай, когда задержка не была введена в приёмный СВК, а на фиг. 4б) – случай, когда она введена. Здесь прямоугольниками серого цвета обозначены позиции временных окон этого СВК. Как следует из анализа фиг. 4а/) и фиг. 4б/), на которых укрупнённо выделены фрагменты фиг. 4а) и фиг. 4б), введение вычисленной задержки действительно устанавливает импульсы СШП синхросигнала на середину временного окна этого СВК (вернее будет сказать, что это текущее временное окно этого СВК корректирует свою временную позицию так, что импульсы информационного СШП сигнала занимают его середину), что эквивалентно состоянию синхронизма при приёме информационного СШП сигнала. In FIG. Figure 4 shows a conditional example of the location of the time windows of the receiving ICS relative to the location of the current energies of the mixture of UWB pulses of the clock signal and channel noise E cc (t) calculated in the current time windows of this ICS for the duration of the received information symbol, which was transferred by the UWB signal generated on the basis of the "sparse "Neumann-Hoffman code. FIG. 4a) represents the case when the delay was not introduced into the receiving ICS, and in FIG. 4b) - the case when it is introduced. Here, gray rectangles indicate the positions of the time windows of this ICS. As follows from the analysis of FIG. 4a / ) and FIG. 4b / ), on which fragments of FIG. 4a) and FIG. 4b), the introduction of the calculated delay really sets the UWB pulses of the sync signal to the middle of the time window of this ICS (or rather, this current time window of this ICS corrects its time position so that the pulses of the information UWB signal occupy its middle), which is equivalent to the synchronism state at receiving information UWB signal.

Из проведённого анализа следует, что длительность всего процесса захвата состояния синхронизма после обнаружения опорного импульса СШП синхросигнала не превышает N+1-го цикла функционирования стека, что соответствует времени From the analysis it follows that the duration of the entire process of capturing the synchronism state after the detection of the UWB reference pulse of the clock signal does not exceed the N + 1th cycle of the stack functioning, which corresponds to the time

Твх = (N+1)·Тср. (11) T I = (N + 1) · T cf. (eleven)

Таким образом, используя предлагаемый способ, можно обеспечить заявленные качества, реализуя величину времени вхождения в состояние синхронизма равную средней длительности СШП синхросигнала, что в среднем лучше, чем при использовании в любом перечисленных способов-аналогов и способа-прототипа. Thus, using the proposed method, it is possible to ensure the claimed qualities by realizing the time it takes to enter the synchronism state equal to the average duration of the UWB clock signal, which is on average better than when using any of the listed analog methods and the prototype method.

Укрупнённая блок-схема устройства для реализации предлагаемого способа представлена на фиг. 5, где введены следующие обозначения:An enlarged block diagram of a device for implementing the proposed method is presented in FIG. 5, where the following notation is introduced:

1.1 – 1n – сигнальные временные каналы (СВК) стека; 1.1 - 1n - signal time channels (ICS) of the stack;

2 – мультиплексор (М);2 - multiplexer (M);

3 – блок обработки и управления (БОУ);3 - processing and control unit (BOW);

4 – блок синхронизации (БС).4 - block synchronization (BS).

Устройство содержит n сигнальных временных каналов СВК стека, мультиплексор 2, блок обработки и управления 3 и блок синхронизации 4, при этом с первого по n-й выходы БОУ 3 соединены со вторыми входами СВК 1.1 – СВК 1.n соответственно, n выходов которых соединены с соответствующими входами мультиплексора 2, выход которого соединён с первым входом БОУ 3, n+1-й выход которого соединён с входом блока синхронизации 4, n+1-й выход которого соединён со вторым входом блока обработки и управления 3, вход/выход которого является третьим входом/выходом устройства. С первого по n-й выходы БС 4 соединены с третьими входами СВК 1.1 – 1.n стека соответственно, первые входы которых соединены с выходом антенного переключателя (на фиг.5 не показан).The device contains n signal time channels of the ICS stack, a multiplexer 2, a processing and control unit 3 and a synchronization unit 4, while from the first to the n-th outputs of the BOC 3 are connected to the second inputs of the ICS 1.1 - ICM 1.n, respectively, n outputs of which are connected with the corresponding inputs of multiplexer 2, the output of which is connected to the first input of the BOW 3, the n + 1st output of which is connected to the input of the synchronization unit 4, the n + 1st output of which is connected to the second input of the processing and control unit 3, the input / output of which is the third input / output of the device. From the first to the n-th outputs of BS 4 are connected to the third inputs of the ICS 1.1 - 1.n of the stack, respectively, the first inputs of which are connected to the output of the antenna switch (not shown in Fig. 5).

Устройство работает следующим образом. При подаче на вход-выход БОУ 3 команды запуска, антенный переключатель устанавливается в положение «приём», на вход БС 4 с (n+1)-го выхода БОУ 3 поступает сигнал начала работы, на второй вход БОУ 3 с (n+1)-го выхода БС 4 в заданном темпе начнут поступать тактовые импульсы, необходимые для управления состоянием СВК 1.1 – 1.n, на вторые входы которых с соответствующих выходов БОУ 3 поступят сигналы, включающие СВК 1.1 – 1.n в работу. Одновременно на третьи входы СВК 1.1 – 1.n с соответствующих выходов БС 4 начнут поступать в соответствующем темпе синхронизирующие тактовые импульсы для управления временными позициями временных окон стека. На первые входы СВК 1.1 – 1.n с выхода антенного переключателя начнёт поступать либо канальный шум, либо смесь импульсов СШП синхросигнала с канальным шумом. Вначале осуществляется калибровка СВК стека по канальным шумам, основной задачей которой является установка начальных (опорных) энергетических порогов во временных окнах. При этом после сигнала запуска до установления в СВК 1.1 – 1.n опорного порога П0 с их выходов на соответствующие входы мультиплексора 2 будут поступать накопленные в текущих СВК стека энергии (1) с темпом существования временных окон стека, а с выхода мультиплексора 2 на первый вход БОУ 3 эти накопленные энергии будут поступать последовательно в соответствии с очерёдностью работы временных окон стека. В БОУ 3 энергии (1) оцифровываются и осуществляется оценка величины начального (опорного) энергетического порога П0, который выставляется во всех СВК 1.1 – 1.n. Калибровку необходимо производить после подачи сигнала запуска или после потери СШП сигнала в процессе приёма. После её завершения осуществляется процесс поиска СШП синхросигнала и захват состояния синхронизма. При этом с выходов СВК 1.1 – 1.n на соответствующие входы мультиплексора 2 будут поступать накопленные надпороговые энергии смеси СШП синхросигнала и канального шума (или одного канального шума) ΔEk (2), а с выхода мультиплексора 2 на первый вход БОУ 3 поступит развёрнутая во времени последовательность величин ΔEk, элементы которой в БОУ 3 подвергнутся оцифровке и подсчёту, превращаясь в текущую последовательность энергетических отсчётов с зафиксированными временными позициями th. Одновременно с накоплением энергетических отсчётов в БОУ 3 осуществляются операции (3) – (10) и в конце временного отрезка Твх (11) проводится введение в СВК стека полученной задержки (10) и выбор приёмного СВК стека с отключением остальных СВК путём посылки соответствующих сигналов с n выходов БОУ 3 на вторые входы СВК 1.1 – 1.n. На этом процесс синхронизации завершается, и далее будет осуществляться приём информационных СШП сигналов. The device operates as follows. When a start command is input to the input-output of the BOW 3, the antenna switch is set to the “receive” position, the BS signal 3 is received at the BS input 4 from the (n + 1) -th output of the BOW 3, the start signal is sent to the second input of the BOW 3 (n + 1 ) of the BS 4 output at a given pace, clock pulses will begin to be received, necessary to control the state of the ICS 1.1 - 1.n, the second inputs of which will receive signals from the corresponding outputs of the BOU 3, including the ICS 1.1 - 1.n in operation. At the same time, synchronizing clock pulses will start to arrive at the third inputs of the SVK 1.1 - 1.n from the corresponding outputs of BS 4 at the appropriate rate to control the temporary positions of the temporary windows of the stack. At the first inputs of SVK 1.1 - 1.n, either channel noise or a mixture of UWB pulses of a clock signal with channel noise will begin to arrive from the output of the antenna switch. First, the SVK stack is calibrated for channel noise, the main task of which is to set the initial (reference) energy thresholds in time windows. In this case, after the start signal, until the reference threshold P 0 is established in the CRS 1.1 - 1.n, the energy stored in the current CRS of the stack (1) with the rate of existence of the stack temporary windows will go from the outputs to the corresponding inputs of the multiplexer 2, and from the output of the multiplexer 2 the first input of the BOW 3 these accumulated energies will arrive sequentially in accordance with the sequence of work of the temporary windows of the stack. In BOU 3 energies (1) are digitized and an estimate of the value of the initial (reference) energy threshold P 0 is set , which is set in all CRS 1.1 - 1.n. Calibration must be performed after the start signal is issued or after the UWB signal is lost during reception. After its completion, the process of searching for UWB clock and the synchronization state is captured. At the same time, the accumulated above-threshold energies of the UWB mixture of the sync signal and channel noise (or one channel noise) ΔE k (2) will be received from the outputs of the ICS 1.1 - 1.n at the corresponding inputs of multiplexer 2, and from the output of multiplexer 2 to the first input of the BOC 3 in time, the sequence of quantities ΔE k , the elements of which in BOW 3 will be digitized and counted, turning into the current sequence of energy readings with fixed time positions t h . Simultaneously with the accumulation of energy readings in BOU 3, operations (3) - (10) are carried out and at the end of the time interval T I (11), the received delay (10) is introduced into the ICS stack and the receiving ICS stack is selected with the remaining ICS disabled by sending the appropriate signals from n outputs of the BOW 3 to the second inputs of the ICS 1.1 - 1.n. This completes the synchronization process, and then the reception of information UWB signals will be carried out.

Реализация устройства, осуществляющего предлагаемый способ, не вызывает затруднений, так как функциональные узлы, входящие в блоки устройства, общеизвестны, широко используются в отечественных и зарубежных патентах, а также описаны в технической литературе. Практически все блоки, кроме мультиплексора 2 приведены в [4] и [5]. Варианты исполнения мультиплексоров известны, например из [6].The implementation of the device implementing the proposed method does not cause difficulties, since the functional units included in the device blocks are well known, widely used in domestic and foreign patents, and are also described in the technical literature. Almost all blocks except multiplexer 2 are given in [4] and [5]. Variants of execution of multiplexers are known, for example, from [6].

Источники информацииSources of information

1. Иванов, М.М. Методы синхронизации в сверхширокополосных системах связи. / М.М. Иванов и др. // 51-я научная конференция аспирантов, магистров и студентов БГУИР, Новополоцк. – 2015, с. 43, 44. 1. Ivanov, M.M. Synchronization methods in ultra-wideband communication systems. / M.M. Ivanov et al. // 51st Scientific Conference of Graduate Students, Masters and Students, BSUIR, Novopolotsk. - 2015, p. 43, 44.

2. Агейкин, В.И. К вопросу использования технологии сверхширокополосных сигналов в интересах создания перспективных средств связи, разведки и РЭБ тактического звена управления / В.И. Агейкин, Л.М. Каплярчук, А.П. Степанов// Радиоэлектронная борьба в Вооружённых Силах Российской Федерации, ч. 1. – 2017, с. 40-44.2. Ageykin, V.I. On the issue of using ultra-wideband signal technology in the interests of creating promising means of communication, reconnaissance, and electronic warfare of the tactical command link / V.I. Ageikin, L.M. Kaplyarchuk, A.P. Stepanov // Electronic warfare in the Armed Forces of the Russian Federation, part 1. - 2017, p. 40-44.

3. Патент 2416162 (РФ). Асинхронный способ выделения закодированной информации, передаваемой потребителю с помощью сверхширокополосных импульсов. МПК H04B 7/00. Жбанов И.Л., Силаев Н.В., Митрофанов Д.Г., Сеньков М.А., Жбанова В.Л., Васильченко О.В., Гаврилов А.Д. Заявка № 2009146425/09 от 14.12.2009. Опубл. 20.06.2010 г. 3. Patent 2416162 (RF). Asynchronous method for extracting encoded information transmitted to the consumer using ultra-wideband pulses. IPC H04B 7/00. Zhbanov I.L., Silaev N.V., Mitrofanov D.G., Senkov M.A., Zhbanova V.L., Vasilchenko O.V., Gavrilov A.D. Application No. 2009146425/09 of 12/14/2009. Publ. 06/20/2010 r.

4. Корниенко А.В. Алгоритмы синтеза и обработки короткоимпульсных сверхширокополосных сигналов в радиосистемах передачи информации с учётом мешающих факторов. / Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук. – Рязань. – 2008. – С. 17. 4. Kornienko A.V. Algorithms for the synthesis and processing of short-pulse ultra-wideband signals in radio transmission systems, taking into account interfering factors. / Abstract of dissertation for the degree of candidate of technical sciences. - Ryazan. - 2008 .-- S. 17.

5. Патент 2315424 (РФ). Система связи с высокой скоростью передачи информации сверхширокополосными сигналами. МПК Н04B 1/69, H04L 5/26. Бондаренко В.В., Кыштымов Г.А., Бондаренко В.В., Кыштымов С.Г. Заявка №2006119887/09 от 06.06.2006. Опубл. 20.01.2008 г. 5. Patent 2315424 (RF). A communication system with a high speed information transmission by ultra-wideband signals. IPC H04B 1/69, H04L 5/26. Bondarenko V.V., Kyshtymov G.A., Bondarenko V.V., Kyshtymov S.G. Application No. 2006119887/09 dated 06.06.2006. Publ. January 20, 2008

6. Гольденберг, Л.М. Импульсные устройства / Л.М. Гольденберг. – М.: Радио и связь, 1981. – 224 с.6. Goldenberg, L.M. Pulse devices / L.M. Goldenberg. - M .: Radio and communications, 1981. - 224 p.

Claims (1)

Способ синхронизации приёмного и передающего устройств радиолинии, включающий организацию n сигнальных временных каналов, отличающийся тем, что сигнальные временные каналы смещены во времени относительно друг друга на длительность временного окна и представляют собой стек, один временной цикл работы которого перекрывает средний период повторения N импульсов сверхширокополосного (СШП) синхросигнала Тср так, что в среднем на каждом временном цикле работы стека обнаружен один импульс СШП синхросигнала, а относительное время работы каждого сигнального временного канала в цикле составляет 2τ0ср; в процессе калибровки осуществляют накопление «оконной» энергии канального шума для усреднения и оценки величины среднеквадратического отклонения, которые используют для определения величины начального энергетического порога Π0, величину которого в отсутствие СШП синхросигнала периодически переоценивают и во все сигнальные временные каналы вводят соответствующую коррекцию; в присутствии СШП синхросигнала в сигнальных временных каналах стека осуществляют накопление надпороговой энергии смеси импульсов СШП синхросигнала с канальным шумом на длительности их текущих временных окон стека; далее полученные текущие надпороговые энергии сигнальных временных каналов оцифровывают, превращая их в энергетические отсчёты различной величины, подсчитывают их количество на длительности СШП синхросигнала, фиксируют их временные позиции, сравнивают эти временные позиции с их временными позициями в записанной копии СШП синхросигнала и по результатам сравнения величины энергетических отсчётов в предыдущем и последующем временных окнах стека осуществляют их весовую обработку, в результате которой определяют величину и знак временной задержки, введение которой в сигнальные временные каналы (СВК) стека приведёт к захвату состояния синхронизма; на этом процесс установления синхронизма между передающим и приёмным устройствами радиолинии считают завершённым и с этого момента начинается процесс приёма информационных СШП сигналов в одном из СВК стека, при этом время с момента обнаружения опорного импульса СШП синхросигнала до момента начала приёма информационных СШП сигналов составляет величину порядка (N+1)Тср с.A method of synchronizing the receiving and transmitting devices of a radio line, including organizing n signal time channels, characterized in that the signal time channels are offset in time relative to each other by the duration of the time window and are a stack, one time cycle of which overlaps the average repetition period of N pulses of ultra-wideband ( UWB) of the sync signal T cp so that, on average, one pulse of the UWB sync signal is detected on each time cycle of the stack, and the relative operating time of each signal time channel in the cycle is 2τ 0 / T cf ; during the calibration process, the “window” energy of the channel noise is accumulated to average and estimate the standard deviation, which is used to determine the initial energy threshold Π 0 , the value of which is periodically overestimated in the absence of UWB clock signal and appropriate correction is introduced into all time signal channels; in the presence of the UWB clock signal in the signal time channels of the stack, the suprathreshold energy of the mixture of pulses of the UWB clock signal with channel noise is accumulated for the duration of their current stack time windows; Further, the obtained current suprathreshold energies of the signal time channels are digitized, turning them into energy samples of various sizes, their number is calculated for the duration of the UWB clock signal, their temporal positions are recorded, these time positions are compared with their temporal positions in the recorded copy of the UWB clock signal and the results of comparing the energy values the samples in the previous and subsequent time windows of the stack carry out their weight processing, as a result of which the magnitude and sign of the time delay are determined, the introduction of which into the signal time channels (ICS) of the stack will lead to the capture of the synchronism state; on this, the process of establishing synchronism between the transmitting and receiving devices of the radio link is considered complete and from this moment the process of receiving UWB information signals begins in one of the ICS stack, while the time from the moment the UWB reference pulse is detected until the start of receiving UWB information signals is about ( N + 1) T cf.
RU2019126184A 2019-08-20 2019-08-20 Method for synchronizing receiving and transmitting devices of a radio link using short-pulse ultra-wideband signals RU2723269C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019126184A RU2723269C1 (en) 2019-08-20 2019-08-20 Method for synchronizing receiving and transmitting devices of a radio link using short-pulse ultra-wideband signals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019126184A RU2723269C1 (en) 2019-08-20 2019-08-20 Method for synchronizing receiving and transmitting devices of a radio link using short-pulse ultra-wideband signals

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2723269C1 true RU2723269C1 (en) 2020-06-09

Family

ID=71067351

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019126184A RU2723269C1 (en) 2019-08-20 2019-08-20 Method for synchronizing receiving and transmitting devices of a radio link using short-pulse ultra-wideband signals

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2723269C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114364010A (en) * 2021-12-10 2022-04-15 深圳市汇顶科技股份有限公司 Synchronization relationship establishing method, chip, electronic device and storage medium
RU2786431C1 (en) * 2021-03-31 2022-12-21 Радисус Индия Приват Лимитед Systems and method for time synchronization of wireless system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6925108B1 (en) * 2000-05-26 2005-08-02 Freescale Semiconductor, Inc. Ultrawide bandwidth system and method for fast synchronization
US6967993B1 (en) * 2000-05-26 2005-11-22 Freescale Semiconductor, Inc. Ultrawide bandwidth system and method for fast synchronization using sub-code spins
RU2315424C1 (en) * 2006-06-06 2008-01-20 Виктор Васильевич Бондаренко Communication system with high speed information transfer in form of ultra-broadband signals
RU2354048C1 (en) * 2007-11-28 2009-04-27 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" Method and communication system with fast acquisition by ultra-wideband signals
RU2010109131A (en) * 2010-03-11 2011-09-20 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" (RU) METHOD FOR COMMUNICATION OF EXTRA BROADBAND SIGNALS WITH INCREASED STABILITY OF SYNCHRONIZATION

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6925108B1 (en) * 2000-05-26 2005-08-02 Freescale Semiconductor, Inc. Ultrawide bandwidth system and method for fast synchronization
US6967993B1 (en) * 2000-05-26 2005-11-22 Freescale Semiconductor, Inc. Ultrawide bandwidth system and method for fast synchronization using sub-code spins
RU2315424C1 (en) * 2006-06-06 2008-01-20 Виктор Васильевич Бондаренко Communication system with high speed information transfer in form of ultra-broadband signals
RU2354048C1 (en) * 2007-11-28 2009-04-27 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" Method and communication system with fast acquisition by ultra-wideband signals
RU2010109131A (en) * 2010-03-11 2011-09-20 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" (RU) METHOD FOR COMMUNICATION OF EXTRA BROADBAND SIGNALS WITH INCREASED STABILITY OF SYNCHRONIZATION

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2786431C1 (en) * 2021-03-31 2022-12-21 Радисус Индия Приват Лимитед Systems and method for time synchronization of wireless system
CN114364010A (en) * 2021-12-10 2022-04-15 深圳市汇顶科技股份有限公司 Synchronization relationship establishing method, chip, electronic device and storage medium
CN114364010B (en) * 2021-12-10 2023-10-27 深圳市汇顶科技股份有限公司 Synchronous relation establishing method, chip, electronic equipment and storage medium

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1098206A2 (en) Radar system and coherent integrating method therefor
RU2733419C1 (en) Transmitter and receiver and corresponding methods
JPH1013302A (en) Device and method for synchronous acquisition of spreaded spectrum signal
RU2723269C1 (en) Method for synchronizing receiving and transmitting devices of a radio link using short-pulse ultra-wideband signals
RU2731369C1 (en) Apparatus for processing short-pulse ultra-wideband signals at a receiving side
CN102638335B (en) Cross-correlation and autocorrelation cascade based frame synchronizing method
RU2297722C2 (en) Method and device for accelerated search of broadband signal
JP2003188769A (en) Synchronism capturing method and device
RU2731126C1 (en) Apparatus for distinguishing short-pulse ultra-wideband signals of high efficiency
RU2277760C2 (en) Method for transferring information in communication systems with noise-like signals and a software product
RU2427075C2 (en) Asynchronous-cepstrum method of extracting encoded information sent to user using ultra-wideband pulses
RU2718753C1 (en) Device of the third decision circuit of accelerated search and efficient reception of broadband signals
RU2422991C1 (en) Noise-immune method to identify coded information sent to consumer by means of packs of ultra-wideband pulses
JP4335913B2 (en) Method and system for capturing a received impulse radio signal
CN110830077B (en) Quick capture method for improving receiving performance of multipath burst signals
JP4335912B2 (en) Method, system, and apparatus for capturing a received impulse radio signal
RU2731207C1 (en) Method for increasing processing efficiency of ultra-wideband short pulse signals at a receiving side
RU2713379C1 (en) Apparatus for synchronizing a receiving and transmitting part of a radio link using short-pulse ultra-wideband signals
RU2353064C1 (en) Search method of noise-like signals with minimum frequency-shift modulation
RU2020134560A (en) Method of the third decision scheme for accelerated search and efficient reception of wideband signals
CN116208194B (en) Cognitive frequency hopping synchronization method for resisting strong interference
RU2808721C1 (en) Device of the third decisive circuit for accelerated search and efficient reception of broadband signals
RU2766859C1 (en) Device of the third critical scheme of accelerated search and effective reception of broadband signals
RU2782676C2 (en) Method for third decisive scheme of accelerated search and effective reception of broadband signals
JP4468822B2 (en) Method and system for receiving an ultra-wideband signal having a self-adaptive number of propagation paths