RU2731207C1 - Method for increasing processing efficiency of ultra-wideband short pulse signals at a receiving side - Google Patents

Method for increasing processing efficiency of ultra-wideband short pulse signals at a receiving side Download PDF

Info

Publication number
RU2731207C1
RU2731207C1 RU2019139104A RU2019139104A RU2731207C1 RU 2731207 C1 RU2731207 C1 RU 2731207C1 RU 2019139104 A RU2019139104 A RU 2019139104A RU 2019139104 A RU2019139104 A RU 2019139104A RU 2731207 C1 RU2731207 C1 RU 2731207C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
time
current
signal
threshold
ultra
Prior art date
Application number
RU2019139104A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Леонидович Артемов
Александр Александрович Чаплыгин
Виктор Дмитриевич Лукьянчиков
Сергей Юрьевич Иванов
Анна Алексеевна Шатилова
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 RU2019139104A priority Critical patent/RU2731207C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2731207C1 publication Critical patent/RU2731207C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00Arrangements for synchronising receiver with transmitter

Abstract

FIELD: radio equipment.
SUBSTANCE: invention relates to a method of increasing processing efficiency of ultra-wideband short pulse signals at a receiving side. Method provides for a process of weight processing of pulse sequences of information UWB signals received from a radio channel and mixed with channel noise, by continuous evaluation of pulsed energy values averaged over all pulses of the pulse-width energy in three current-shifted current time windows over the duration of their duration: in current "advanced" time window, in current "signal" time window and in current "delayed" time window.
EFFECT: enabling increase in probability-time characteristics of systems and facilities using WBI signals, due to reliable retention of synchronism state between receiving and transmitting parts of radio lines, both stationary and mobile high-speed information transmission systems, multi-user systems and other radioelectronic systems and facilities in the process of radio exchange, as well as by using a dynamic energy threshold, the introduction of which partially compensates for the negative effect of external interference factors.
1 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при разработке приёмных устройств, обеспечивающих повышение эффективности обнаружения и различения информационных СШП сигналов как за счёт надёжного удержания состояния синхронизма между приёмными и передающими частями радиолиний, как стационарных, так и мобильных высокоскоростных систем передачи информации, многопользовательских систем и других радиоэлектронных систем и средств, практикующих радиообмен короткоимпульсными сверхширокополосными (СШП) сигналами, так и за счёт использования динамического энергетического порога обнаружения.The invention relates to the field of radio engineering and can be used in the development of receiving devices that provide an increase in the efficiency of detecting and distinguishing information UWB signals as due to the reliable retention of the state of synchronism between the receiving and transmitting parts of radio lines, both stationary and mobile high-speed information transmission systems, multi-user systems and other radio-electronic systems and means practicing radio exchange with short-pulse ultra-wideband (UWB) signals, and through the use of a dynamic energy detection threshold.

Из теории и практики использования сложных сигналов известно, что для обеспечения качественного приёма информационных кодограмм (сообщений) необходимо, чтобы в процессе радиообмена между корреспондентами (абонентами) погрешность синхронизации передающего и приёмного устройств этих корреспондентов не превышала предельных величин, за которыми возможен сбой в работе радиолинии. Особенно это касается радиоэлектронных систем и средств, использующих короткоимпульсные СШП сигналы, так как в силу очень малой длительности импульсов таких сигналов и временных окон, в которых осуществляется их обнаружение на приёмной стороне, поддержание состояния синхронизма является достаточно сложной проблемой. При этом использование динамического энергетического порога, введение которого частично компенсирует отрицательное влияние внешних помеховых факторов, повышает робастность (помехоустойчивость) таких систем и средств.It is known from the theory and practice of using complex signals that in order to ensure high-quality reception of information codograms (messages), it is necessary that in the process of radio exchange between correspondents (subscribers) the synchronization error of the transmitting and receiving devices of these correspondents does not exceed the limit values, beyond which a failure in the operation of the radio link is possible. ... This is especially true for radio electronic systems and means using short-pulse UWB signals, since due to the very short pulse duration of such signals and the time windows in which they are detected on the receiving side, maintaining the synchronism state is a rather difficult problem. At the same time, the use of a dynamic energy threshold, the introduction of which partially compensates for the negative influence of external interference factors, increases the robustness (noise immunity) of such systems and means.

В настоящее время большое распространение получил способ пороговой обработки СШП сигналов на приёмной стороне, как наиболее простой в реализации и позволяющий получать высокие технические скорости передачи, обеспечивающие повышение пропускной способности радиоканалов при достаточно высокой достоверности принимаемой информации. Один из таких способов описан в [1]. Характерным для этого способа является формирование СШП сигналов с использованием интервального кодирования небольшого количества высокоэнергетических импульсов с очень большим средним периодом следования. Такой подход обеспечивает с одной стороны низкую среднюю энергетическую плотность СШП сигнала в канале, с другой стороны – превышение амплитудой импульсов СШП сигнала в точке приёма уровня шумов. Обработка импульсов СШП сигналов на приёмной стороне осуществляется в «сигнальных» и «шумовых» временных окнах малой длительности, что обеспечивает хорошую защиту от импульсных помех. В этом случае СШП сигнал над «сигнальным» порогом в «сигнальных» временных окнах должен сохранять свою структуру, т. е. обнаруживаться по наличию надпороговой части его импульсов. При этом удержание состояния синхронизма во время обработки СШП сигналов обеспечивается за счёт повышения крутизны переднего и заднего фронтов каждого из импульсов СШП сигнала.At present, the method of threshold processing of UWB signals at the receiving side has become widespread, as the simplest to implement and allows to obtain high technical transmission rates, providing an increase in the throughput of radio channels with a sufficiently high reliability of the received information. One of such methods is described in [1]. A characteristic of this method is the formation of UWB signals using interval coding of a small number of high-energy pulses with a very large average repetition period. This approach provides, on the one hand, a low average energy density of the UWB signal in the channel, and on the other hand, an excess of the amplitude of the UWB signal pulses at the receiving point of the noise level. Processing of pulses of UWB signals on the receiving side is carried out in "signal" and "noise" time windows of short duration, which provides good protection against impulse noise. In this case, the UWB signal above the "signal" threshold in the "signal" time windows should retain its structure, ie, be detected by the presence of the above-threshold part of its pulses. In this case, maintaining the synchronism state during processing of UWB signals is ensured by increasing the steepness of the leading and trailing edges of each of the UWB signal pulses.

Выбор порога сравнения и выделения импульсов СШП сигналов осуществляется путём обработки канальных шумов в «шумовых» временных окнах. Следовательно, уровень порога обнаружения импульсов СШП сигналов в «сигнальных» временных окнах здесь определяется уровнем шума, превысившего «шумовой» порог в «шумовых» временных окнах. The choice of the comparison threshold and the selection of UWB signals pulses is carried out by processing the channel noise in the "noise" time windows. Consequently, the level of the detection threshold of UWB signal pulses in the "signal" time windows is here determined by the noise level that has exceeded the "noise" threshold in the "noise" time windows.

К недостаткам этого способа можно отнести следующее. Во-первых, зависимость уровня СШП сигналов и качества синхронизма при обработке от степени искажения формы импульсов (в частности, от крутизны фронтов) в точке приёма, что ограничивает использование способа наличием канальной частотной дисперсии, которая очень сильно искажает форму импульсов. Во-вторых, «сигнальный» порог адаптируется к уровню внешних шумов и помех, но только в той степени, в которой они превысят «шумовой» порог в «шумовых» временных окнах. К тому же он не зависит от уровня энергии импульсов СШП сигналов. Это уменьшает его чувствительность к отрицательному воздействию внешних помеховых факторов.The disadvantages of this method include the following. First, the dependence of the level of UWB signals and the quality of synchronism during processing on the degree of distortion of the pulse shape (in particular, on the steepness of the edges) at the receiving point, which limits the use of the method by the presence of channel frequency dispersion, which greatly distorts the pulse shape. Second, the “signal” threshold is adapted to the level of external noise and interference, but only to the extent that they exceed the “noise” threshold in the “noise” time windows. Moreover, it does not depend on the energy level of the UWB signal pulses. This reduces its sensitivity to the negative effects of external interference factors.

В [2] представлен способ обработки смеси импульсов СШП сигналов с канальными шумами с использованием энергетического порога обнаружения СШП сигнала. Это обосновано тем, что очень часто форма импульсов СШП сигнала априори неизвестна, поэтому единственным признаком его наличия в канале является его энергия, которую только и можно обнаруживать в процессе обработки смеси СШП сигнала с канальным шумом путём сравнения принятой энергии СШП сигнала с величиной энергетического порога. In [2], a method is presented for processing a mixture of pulses of UWB signals with channel noise using the energy detection threshold of the UWB signal. This is justified by the fact that very often the shape of the UWB signal pulses is a priori unknown; therefore, the only sign of its presence in the channel is its energy, which can only be detected in the process of processing a mixture of a UWB signal with channel noise by comparing the received UWB signal energy with the energy threshold.

Обнаружение СШП сигнала, в основном, осуществляется по наличию энергетического пика, превышающего некоторый порог. При этом эффективность обнаружения будет зависеть от правил выбора этого порога. Так как в условиях изменяющегося или неизвестного энергетического отношения сигнал-шум фиксированное значение порога обнаружения может привести к пропуску сигнала или к ложному срабатыванию, то в [2] предложено ввести адаптацию энергетического порога обнаружения к изменению уровней, как сигнала, так и шума путём введения, так называемого ≪динамического≫ порога, позволяющего частично компенсировать негативное влияние изменяющихся внешних помеховых факторов на достоверность принимаемой информации. При этом установлено, что ≪динамический≫ порог зависит только от отношения сигнал-шум и не зависит от уровня сигнала.Detection of a UWB signal is mainly carried out by the presence of an energy peak exceeding a certain threshold. In this case, the detection efficiency will depend on the rules for choosing this threshold. Since, under conditions of a changing or unknown energy signal-to-noise ratio, a fixed value of the detection threshold can lead to a missing signal or to a false alarm, it was proposed in [2] to introduce an adaptation of the energy detection threshold to a change in the levels of both signal and noise by introducing, the so-called "dynamic" threshold, which allows to partially compensate for the negative influence of changing external interference factors on the reliability of the received information. It was found that the "dynamic" threshold depends only on the signal-to-noise ratio and does not depend on the signal level.

Основным недостатком этого способа можно считать отсутствие или невозможность осуществления операций, позволяющих компенсировать потерю состояния синхронизма в процессе радиообмена между абонентами.The main disadvantage of this method can be considered the absence or impossibility of performing operations that make it possible to compensate for the loss of the synchronism state during the radio exchange between subscribers.

Способ, описанный в [3], предполагает разбиение всего СШП сигнала на К непересекающихся во времени интервалов для их последующей кепстральной обработки (применяется для сигналов, представляющих собой свертку двух временных функций, которые после преобразования их в спектр образуют неперекрывающиеся на оси абсцисс импульсы). Но перед ней необходимо растянуть во времени каждый такой интервал, используя для этого задержки, для реализации которых потребуется К линий задержки. При этом находят максимальное значение кепстра (характеристика сигнала, энергетический спектр функции) в каждом из К кепстральных массивов, делят полученные максимальные значения кепстров на К-1 и принимают результаты в качестве пороговых значений для соответствующих кепстральных массивов. Путём особого сравнения величин этих порогов с каждым значением из соответствующих кепстральных массивов, принимают решение либо о наличии в данных интервалах закодированных логических единиц и нулей, из которых создают результирующий массив, представляющий собой расшифрованную кодограмму (информационное сообщение), либо об их отсутствии, что означает принятие решения об окончании приёма кодограммы.The method described in [3] involves splitting the entire UWB signal into K time-disjoint intervals for their subsequent cepstral processing (used for signals that are a convolution of two time functions, which, after converting them into a spectrum, form pulses that do not overlap on the abscissa axis). But before it, it is necessary to stretch in time each such interval, using for this delays, for the implementation of which K delay lines are required. In this case, the maximum value of the cepstrum (signal characteristic, energy spectrum of the function) is found in each of the K cepstral arrays, the obtained maximum values of the cepstrum are divided by K-1, and the results are taken as threshold values for the corresponding cepstral arrays. By a special comparison of the values of these thresholds with each value from the corresponding cepstral arrays, a decision is made either on the presence of encoded logical ones and zeros in these intervals, from which the resulting array is created, which is a decoded codogram (information message), or on their absence, which means making a decision on the end of receiving the codogram.

Недостатком данного способа является то, что алгоритм его реализации является довольно сложным, затянутым во времени и требующим дополнительных технических затрат. The disadvantage of this method is that the algorithm for its implementation is rather complicated, time-consuming and requiring additional technical costs.

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

Способ-прототип включает алгоритм накопления в двух текущих «сигнальных» временных каналах энергии пачек импульсов СШП сигналов, переносящих информационные нули и единицы, с момента захвата состояния синхронизма в соответствии со следующим соотношениемThe prototype method includes an algorithm for accumulating in two current "signal" time channels the energy of bursts of UWB pulses carrying information zeros and ones, from the moment the synchronism state is captured in accordance with the following relationship

Figure 00000001
, (1)
Figure 00000001
, (1)

где u0(t) – обоснованно выбранная форма импульса СШП сигнала длительностью τ0; Тс – длительность СШП сигнала; Тun – период следования импульсов СШП сигнала, переносящего канальный символ, соответствующий информационной единице, с; Тzer – период следования импульсов СШП сигнала, переносящего канальный символ, соответствующий информационному нулю, с; ν(t) – белый гауссовский шум; N – количество импульсов в СШП сигнале. При этом порог обнаружения (П) энергетического максимума, который позволяет получить требуемую величину вероятности правильного обнаружения СШП сигнала может выбираться стандартным образом, например, заданием величины вероятности ложной тревоги (ложного обнаружения СШП сигнала), обеспечивающей минимальное значение вероятности пропуска СШП сигнала. В отсутствии СШП сигналов этот порог может периодически обновляться, чтобы в первом приближении учитывать влияние канальных шумов на обработку СШП сигналов. where u 0 (t) is the reasonably chosen form of the UWB signal pulse with duration τ 0 ; T s - the duration of the UWB signal; T un is the pulse repetition period of the UWB signal carrying the channel symbol corresponding to the information unit, s; T zer is the repetition period of the UWB signal pulses carrying the channel symbol corresponding to the information zero, s; ν (t) - white Gaussian noise; N is the number of pulses in the UWB signal. In this case, the detection threshold (P) of the energy maximum, which makes it possible to obtain the required value of the probability of correct detection of the UWB signal, can be selected in a standard way, for example, by setting the value of the probability of a false alarm (false detection of a UWB signal) that provides a minimum value of the probability of missing a UWB signal. In the absence of UWB signals, this threshold can be periodically updated to take into account, as a first approximation, the effect of channel noise on the processing of UWB signals.

Удержание состояния синхронизма осуществляется в процессе обработки указанных информационных СШП сигналов в соответствии с алгоритмом накопления энергии базовых (опорных или синхронизирующих) импульсов СШП сигналов в «опережающем», «центральном» и «запаздывающем» временных каналах, который подобен алгоритму (1), но описывает работу временного дискриминатораMaintaining the synchronism state is carried out during the processing of these information UWB signals in accordance with the algorithm for accumulating the energy of the basic (reference or synchronizing) pulses of UWB signals in the "leading", "central" and "lagging" time channels, which is similar to algorithm (1), but describes work of a temporary discriminator

Figure 00000002
Figure 00000002

в «опережающем» временном канале, in the "advanced" time channel,

Figure 00000003
(2)
Figure 00000003
(2)

в «центральном» временном канале,in the "central" time channel,

Figure 00000004
Figure 00000004

в «запаздывающем» временном канале.in the "lagging" time channel.

Здесь Тbas – базовый период следования синхронизирующих (или опорных) импульсов СШП сигналов, относительно которых на заданных временных позициях располагаются импульсы, характеризующие логические единицы (Тun = Тbas + τadv) и нули (Тzer = Тbas - τret), где τadv – временной сдвиг, обеспечивающий кодовым единицам следование перед соответствующим опорным импульсом, а τret - временной сдвиг, обеспечивающий логическим нулям следование после соответствующих опорных импульсов; τdel – временной сдвиг между «опережающим», «центральным» и «запаздывающим» временными каналами, образующими временной дискриминатор. Here, T bas is the basic repetition period of the synchronizing (or reference) pulses of UWB signals, relative to which the pulses characterizing logical units (T un = T bas + τ adv ) and zeros (T zer = T bas - τ ret ) are located at given time positions , where τ adv is the time shift, which ensures that the code units are followed before the corresponding reference pulse, and τ ret is the time shift, which ensures that the logical zeros are followed after the corresponding reference pulses; τ del is the time shift between the "leading", "central" and "lagging" time channels that form the time discriminator.

После оцифровки текущих энергий (1) и (2), накопленных на длительности i-го СШП сигнала, получим величины Eun,i, Ezer,i, Eadv,i, Ecen,i, Eret,i, надпороговые части которых являются аргументами для функции, отображающей искомое временное смещение «сигнальных» временных каналов (1) относительно момента захвата состояния синхронизма After digitizing the current energies (1) and (2) accumulated over the duration of the i-th UWB signal, we obtain the values E un, i , E zer, i , E adv, i , E cen, i , E ret, i , above-threshold parts which are the arguments for the function displaying the required time offset of the "signal" time channels (1) relative to the moment of capturing the synchronism state

Figure 00000005
(3)
Figure 00000005
(3)

Так как направление смещения всех пяти временных каналов во времени одинаково, то при переходе накопленной по (3) энергии синхроимпульсов текущего СШП сигнала из «центрального» временного канала в «опережающий» или «запаздывающий» временной канал временного дискриминатора осуществляется оценка величины и знака этого временного смещения δti = f(ΔEadv,i,ΔEcen,i, ΔEret,i) с последующим введением этого смещения в (1) и (2) с целью его компенсации для увеличения накапливаемой по (3) энергии информационных СШП сигналов Eun,i, Ezer,i, что увеличивает вероятность их правильного обнаружения.Since the direction of displacement of all five time channels in time is the same, then when the energy of the sync pulses of the current UWB signal accumulated according to (3) passes from the “central” time channel to the “advanced” or “lagging” time channel of the time discriminator, the value and sign of this time displacement δt i = f (ΔE adv, i , ΔE cen, i , ΔE ret, i ) with the subsequent introduction of this displacement in (1) and (2) in order to compensate it to increase the energy of information UWB signals accumulated according to (3) E un, i , E zer, i , which increases the probability of their correct detection.

Из анализа способа-прототипа следует, что для формирования СШП сигналов, переносящих информационные нули и единицы, в нём используется позиционно-импульсная модуляция (ПИМ, в латинском варианте РРМ – Pulse-Position Modulation), когда опорные (синхронизирующие) импульсы СШП сигнала следуют на равных расстояниях друг от друга на временной оси, а логический нуль или логическая единица располагаются слева и/или справа от опорного импульса на выбранных расстояниях. From the analysis of the prototype method, it follows that to generate UWB signals carrying information zeros and ones, it uses position-pulse modulation (PIM, in the Latin version of PPM - Pulse-Position Modulation), when the reference (synchronizing) pulses of the UWB signal follow equal distances from each other on the time axis, and logical zero or logical one are located to the left and / or right of the reference pulse at selected distances.

Способу-прототипу присущи следующие недостатки. Во-первых, в условиях воздействия случайных внешних помеховых факторов величины накапливаемых по (3) надпороговых энергий ΔEadv,i, ΔEcen,i, ΔEret,i от сигнала к сигналу с большой вероятностью могут в сильной степени изменяться. Но величина и знак временного смещения δti оцениваются с использованием именно этих накопленных на длительности СШП сигнала энергий, следовательно, с большой вероятностью временное смещение δti в какие-то временные отрезки будет оцениваться с большой погрешностью, что повлечёт за собой и потерю достоверности, принимаемой в «сигнальных» временных каналах информации. Во-вторых, в этом способе не предусмотрено формирование динамического порога обнаружения СШП сигналов, введение которого могло бы частично компенсировать отрицательное влияние случайных внешних помеховых факторов путём стабилизации величины надпороговой энергии обнаруживаемых СШП сигналов.The prototype method has the following disadvantages. First, under the conditions of the influence of random external interference factors, the values of the above-threshold energies accumulated according to (3) ΔE adv, i , ΔE cen, i , ΔE ret, i from signal to signal with a high probability can vary to a large extent. But the magnitude and sign of the time shift δt i are estimated using precisely these energies accumulated over the duration of the UWB signal, therefore, with a high probability, the time shift δt i in some time intervals will be estimated with a large error, which will entail a loss of reliability accepted in the "signal" time information channels. Secondly, this method does not provide for the formation of a dynamic detection threshold of UWB signals, the introduction of which could partially compensate for the negative influence of random external interference factors by stabilizing the value of the above-threshold energy of detected UWB signals.

Задача предлагаемого способа состоит в увеличении достоверности, а также в уменьшение влияния отрицательных внешних помеховых факторов на информацию, принимаемую в «сигнальных» временных каналах. The task of the proposed method is to increase the reliability, as well as to reduce the influence of negative external interference factors on the information received in the "signal" time channels.

Для решения поставленной задачи в способе повышения эффективности обработки сверхширокополосных короткоимпульсных сигналов на приёмной стороне, использующем для этого организацию временных каналов, сдвинутых друг относительно друга во времени на заданную величину, согласно изобретению, выбирается минимальное число временных каналов, равное трём, позволяющее обеспечить заявленные качества приёма путём весовой обработки энергии смеси импульсов текущих прямых и инверсных сверхширокополосных сигналов с канальными шумами, накапливаемых на длительности текущих «опережающего», «сигнального» и «запаздывающего» временных окон, формирующихся в соответствующих им временных каналах, включающей:To solve this problem, in the method of increasing the efficiency of processing ultra-wideband short-pulse signals on the receiving side, using for this the organization of time channels shifted relative to each other in time by a given amount, according to the invention, the minimum number of time channels is selected, equal to three, which allows to ensure the declared reception qualities by weight processing of the energy of a mixture of pulses of current direct and inverse ultra-wideband signals with channel noise, accumulated over the duration of the current "leading", "signal" and "lagging" time windows, formed in the corresponding time channels, including:

- оценку величины накапливаемых импульсных энергий;- estimation of the value of the accumulated impulse energies;

- оценку величины надпороговых частей импульсных энергетических отсчётов;- estimation of the value of the above-threshold parts of the impulse energy readings;

- оцифровку текущих накопленных импульсных энергий, которые далее называются импульсными энергетическими отсчётами;- digitization of the current accumulated impulse energies, which are further referred to as impulse energy readings;

- фиксацию временных позиций надпороговых импульсных энергетических отсчётов;- fixing the time positions of the above-threshold impulse energy readings;

- приведение ненулевых значений надпороговых импульсных энергетических отсчётов к единицам;- reduction of non-zero values of above-threshold impulse energy readings to units;

- оценку сумм, накопленных на длительности прямого или инверсного сверхширокополосных сигналов единичных цифровых отсчётов;- estimation of the sums accumulated on the duration of direct or inverse ultra-wideband signals of single digital samples;

- сравнение временных позиций надпороговых импульсных энергетических отсчётов, полученных накоплением энергии на длительности текущих «сигнальных» временных окон соответствующего временного канала, с временными позициями единичных отсчётов, характеризующих временные позиции импульсов прямого и инверсного сверхширокополосных сигналов и записанных в соответствующие регистры;- comparison of the time positions of the above-threshold pulse energy samples obtained by accumulating energy over the duration of the current "signal" time windows of the corresponding time channel with the time positions of single samples characterizing the time positions of the pulses of direct and inverse ultra-wideband signals and recorded in the corresponding registers;

при этом, если накопленные на длительности текущих «опережающих» временных окон суммы цифровых единичных отсчётов меньше половины числа импульсов в сверхширокополосном сигнале, но больше аналогичной суммы, но накопленной на длительности текущих «запаздывающих» временных окон, то принимается, что первая упомянутая сумма равна нулю; если же вторая упомянутая сумма цифровых единичных отсчётов меньше половины числа импульсов в сверхширокополосном сигнале, но больше аналогичной суммы, упомянутой первой, принимается, что вторая упомянутая сумма равна нулю; если накопленные на длительности текущих «сигнальных» временных окон соответствующего временного канала суммы цифровых единичных отсчётов не превысят величины выбранного цифрового порога, то текущий сверхширокополосный сигнал будет пропущен; если указанные цифровые суммы превысят выбранный цифровой порог, но временные позиции более половины соответствующих импульсных энергетических отсчётов не совпадут с временными позициями единичных отсчётов, хранящихся в соответствующем регистре, то снова текущий сверхширокополосный сигнал будет пропущен; если, кроме того, что упомянутыми цифровыми суммами цифровой порог будет превышен, но и временные позиции более половины соответствующих импульсных энергетических отсчётов совпадут с временными позициями единичных отсчётов, хранящихся в соответствующем регистре, то в этом случае текущий сверхширокополосный сигнал будет принят и определён как информационная единица или информационный нуль, в зависимости от того, прямой это сверхширокополосный сигнал или инверсный; одновременно:at the same time, if the sums of digital single samples accumulated on the duration of the current "leading" time windows is less than half of the number of pulses in an ultra-wideband signal, but more than the same amount, but accumulated on the duration of the current "lagging" time windows, then it is assumed that the first mentioned sum is zero ; if the second said sum of digital unit samples is less than half of the number of pulses in the ultra-wideband signal, but more than the same sum mentioned first, it is assumed that the second said sum is zero; if the sums of digital single samples accumulated on the duration of the current "signal" time windows of the corresponding time channel do not exceed the value of the selected digital threshold, then the current ultra-wideband signal will be skipped; if the indicated digital sums exceed the selected digital threshold, but the time positions of more than half of the corresponding pulse energy samples do not coincide with the time positions of the unit samples stored in the corresponding register, then the current ultra-wideband signal will be skipped again; if, in addition to the above-mentioned digital sums, the digital threshold will be exceeded, but the time positions of more than half of the corresponding impulse energy samples coincide with the time positions of the unit samples stored in the corresponding register, then in this case the current ultra-wideband signal will be received and defined as an information unit or information zero, depending on whether it is a direct ultra-wideband signal or inverse; simultaneously:

- вычисляются приведённые к длительности временных окон модули разностей временных позиций между надпороговыми импульсными энергетическими отсчётами «опережающего» и «сигнального» временных окон, а также между надпороговыми импульсными энергетическими отсчётами «запаздывающего» и «сигнального» временных окон;- calculated, reduced to the duration of time windows, the modules of time position differences between the above-threshold pulse energy samples of the "advanced" and "signal" time windows, as well as between the above-threshold pulse energy samples of the "lagging" and "signal" time windows;

- фиксируются ненулевые приведённые разности любой величины; - fixed non-zero reduced differences of any value;

- оценивается их количество;- their number is estimated;

- фиксируются приведённые разности единичной величины; - the reduced differences of a unit value are recorded;

- оценивается их количество;- their number is estimated;

- оценивается знак разности между количеством ненулевых надпороговых отсчётов, полученных обработкой в «запаздывающих» временных окнах и количеством ненулевых надпороговых отсчётов, полученных обработкой в «опережающих» временных окнах соответствующих временных каналов при обработке прямого или инверсного сверхширокополосных сигналов;- the sign of the difference between the number of non-zero above-threshold readings obtained by processing in "lagging" time windows and the number of non-zero above-threshold readings obtained by processing in "advanced" time windows of the corresponding time channels when processing direct or inverse ultra-wideband signals is estimated;

- вычисляют приведённые к длительности импульса надпороговые части текущих импульсов прямого или инверсного сверхширокополосных сигналов, расположенных в «опережающем» и «сигнальном» временных окнах или «сигнальном» и «запаздывающем» временных окнах в зависимости от направления смещения временных окон относительно момента вхождения в синхронизм с последующей оценкой их средних значений;- the above-threshold parts of the current pulses of direct or inverse ultra-wideband signals located in the "leading" and "signal" time windows or in the "signal" and "lagging" time windows are calculated, reduced to the pulse duration, depending on the direction of the shift of the time windows relative to the moment of entering synchronism with subsequent assessment of their average values;

- осуществляется оценка степени вредного влияния канальных шумов на достоверность полученных средних значений и компенсация этого влияния;- an assessment of the degree of harmful influence of channel noise on the reliability of the obtained average values and compensation of this influence is carried out;

- на основе результатов проведённых вычислений осуществляется оценка временного смещения временных окон соответствующих временных каналов относительно момента захвата состояния синхронизма с последующей коррекцией этого смещения;- on the basis of the results of the calculations performed, the time shift of the time windows of the corresponding time channels is estimated relative to the moment when the synchronism state is captured with the subsequent correction of this shift;

- оценивается величина текущего динамического порога с последующим его использованием при обработке поступающих из радиоканала сверхширокополосных сигналов. - the value of the current dynamic threshold is estimated with its subsequent use in the processing of ultra-wideband signals coming from the radio channel.

В заявляемом изобретении используется кодово-импульсная модуляция (КИМ), при которой СШП сигналы, переносящие информационные единицы и нули, формируются следующим образом. Выбирается некоторый код (здесь 24-х элементный код Неймана-Хоффмана как самый сбалансированный), паузы между импульсами этого кода пропорциональны числам псевдослучайной числовой последовательности, у которой количество элементов такое же, как и у выбранного кода. Для СШП сигнала, переносящего информационную единицу (далее прямой СШП сигнал), в качестве временных позиций импульсов выбираются позиции, соответствующие единицам кода Неймана-Хоффмана, а для СШП сигнала, переносящего информационный нуль (далее инверсный СШП сигнал), в качестве временных позиций выбираются позиции, соответствующие нулям кода Неймана-Хоффмана. На фиг. 1а) представлен «разреженный» код Неймана-Хоффмана NH(t), на базе которого формируются прямой и инверсный СШП сигналы, где чёрные заполненные кружки соответствуют временным позициям импульсов прямого СШП сигнала, а пустые квадратики - временным позициям импульсов инверсного СШП сигнала. На фиг. 1б) представлены текущие временные позиции «сигнальных» временных окон как функции

Figure 00000006
и
Figure 00000007
для обнаружения в них импульсов соответственно прямого и инверсного информационных СШП сигналов на приёмной стороне, где моменты начала формирования этих текущих временных окон также задаются с помощью «разреженного» кода Неймана-Хоффмана: чёрные прямоугольники соответствуют текущим временным позициям «сигнальных» временных окон для обнаружения в них импульсов прямого СШП сигнала, а серые прямоугольники - текущим временным позициям «сигнальных» временных окон для обнаружения в них импульсов инверсного СШП сигнала.In the claimed invention, pulse-code modulation (CPM) is used, in which UWB signals carrying information units and zeros are formed as follows. A certain code is selected (here the 24-element Neumann-Hoffman code is the most balanced), the pauses between the pulses of this code are proportional to the numbers of the pseudo-random number sequence, which has the same number of elements as the selected code. For a UWB signal carrying an information unit (hereinafter referred to as a direct UWB signal), positions corresponding to units of the Neumann-Hoffman code are selected as the time positions of the pulses, and for a UWB signal carrying an information zero (hereinafter inverse UWB signal), positions are selected as time positions corresponding to zeros of the Neumann-Hoffman code. FIG. 1a) shows the "sparse" Neumann-Hoffman code NH (t), on the basis of which direct and inverse UWB signals are formed, where the black filled circles correspond to the time positions of the pulses of the direct UWB signal, and empty squares - to the time positions of the pulses of the inverse UWB signal. FIG. 1b) the current time positions of the "signal" time windows are presented as a function
Figure 00000006
and
Figure 00000007
to detect in them pulses, respectively, of direct and inverse information UWB signals on the receiving side, where the moments of the beginning of the formation of these current time windows are also set using the "sparse" Neumann-Hoffman code: black rectangles correspond to the current time positions of the "signal" time windows for detection in them are pulses of the direct UWB signal, and the gray rectangles are the current time positions of the "signal" time windows for detecting in them pulses of an inverse UWB signal.

Поясняющие графические материалы представлены на следующих фигурах.The explanatory graphics are presented in the following figures.

Фиг. 1а) – «разреженный» код Неймана-Хоффмана NH(t); фиг. 1б) – текущие временные позиции «сигнальных» временных окон как функции

Figure 00000006
и
Figure 00000007
; фиг. 2а) – текущие временные позиции этих временных окон в своих временных каналах для обработки импульсов прямого и инверсного СШП сигналов; фиг. 2б) – укрупнённый фрагмент, содержащий три соответствующих временных окна для обработки прямого СШП сигнала; фиг. 3а) и фиг. 3в) – представлены величины энергетических отсчётов, накапливаемых импульсных (оконных) энергий смеси импульсов прямого (фиг. 3а) и инверсного (фиг. 3в) СШП сигналов с канальными шумами на своих временных позициях; фиг. 3б) и фиг. 3г) – величина энергетических отсчётов, характеризующих надпороговые части накопленных в «опережающих» временных окнах импульсных энергий; фиг. 4 (пояснение к фиг. 3) – укрупнённый масштаб ситуации до накопления текущей энергии прямого (фиг. 4а) и инверсного (фиг. 4б) СШП сигналов в «сигнальных» временных окнах своих временных каналов; фиг. 5 динамика накопления единичных цифровых отсчётов, с меньшей (фиг. 5а) и большей (фиг. 5б) физической энергетикой; фиг. 6 - фиг. 8 характеризуют те же особенности представленного способа обработки СШП сигналов на приёмной стороне, что и на фиг. 3 – фиг. 5, но в случае использования текущего значения динамического энергетического порога Пд,i и текущей оценки временного смещения δti; на фиг. 9 представлена укрупнённая блок-схема устройства для реализации предлагаемого способа.FIG. 1a) - "sparse" Neumann-Hoffman code NH (t); fig. 1b) - current time positions of "signal" time windows as a function
Figure 00000006
and
Figure 00000007
; fig. 2a) - current time positions of these time windows in their time channels for processing pulses of direct and inverse UWB signals; fig. 2b) - enlarged fragment containing three corresponding time windows for processing the direct UWB signal; fig. 3a) and Fig. 3c) - shows the values of energy counts, accumulated pulse (window) energies of a mixture of pulses of direct (Fig. 3a) and inverse (Fig. 3c) UWB signals with channel noise at their time positions; fig. 3b) and Fig. 3d) - the value of the energy counts characterizing the above-threshold parts of the impulse energies accumulated in the "advanced" time windows; fig. 4 (explanation to Fig. 3) is an enlarged scale of the situation before the accumulation of the current energy of the direct (Fig. 4a) and inverse (Fig. 4b) UWB signals in the "signal" time windows of their time channels; fig. 5 dynamics of the accumulation of single digital readings, with less (Fig. 5a) and more (Fig. 5b) physical energy; fig. 6 to FIG. 8 characterize the same features of the presented method for processing UWB signals on the receiving side as in FIG. 3 to FIG. 5, but in the case of using the current value of the dynamic energy threshold P d, i and the current estimate of the time shift δt i ; in fig. 9 shows an enlarged block diagram of a device for implementing the proposed method.

Предлагаемый способ заключается в следующем. Временной дискриминатор обрабатывает приходящие последовательности смесей импульсов и канальных шумов непосредственно прямого и инверсного информационных СШП сигналов в трёх временных каналах, используя алгоритмы накопления импульсных энергий в соответствующих текущих временных окнах, обозначенных в своих временных каналах как «опережающее», «сигнальное» и «запаздывающее». При этом «сигнальное» временное окно является собственно приёмным временным окном. На фиг. 2а) условно в виде прямоугольников тёмно-серого, чёрного и светло-серого цветов соответственно представлены текущие временные позиции этих временных окон в своих временных каналах для обработки импульсов прямого и инверсного СШП сигналов. На фиг. 2б) для большей ясности представлен укрупнённый фрагмент, содержащий только три соответствующих временных окна для обработки прямого СШП сигнала. Предварительная обработка СШП сигналов заключается в следующем.The proposed method is as follows. The time discriminator processes the incoming sequences of mixtures of pulses and channel noise directly from the direct and inverse information UWB signals in three time channels, using algorithms for the accumulation of pulse energies in the corresponding current time windows, designated in their time channels as "leading", "signal" and "lagging" ... In this case, the "signal" time window is actually the receiving time window. FIG. 2a), conventionally in the form of rectangles of dark gray, black and light gray colors, respectively, the current time positions of these time windows are presented in their time channels for processing pulses of direct and inverse UWB signals. FIG. 2b), for greater clarity, an enlarged fragment is presented containing only three corresponding time windows for processing the direct UWB signal. Pre-processing of UWB signals is as follows.

В соответствующем временном канале на длительности текущих «сигнальных» временных окон:In the corresponding time channel for the duration of the current "signal" time windows:

- оцениваются величины накапливаемых импульсных (оконных) энергий смеси импульсов СШП сигналов с канальными шумами или только шумов- the values of the accumulated impulse (window) energies of the mixture of impulses of UWB signals with channel noise or only noise are estimated

Figure 00000008
(4)
Figure 00000008
(4)

- вычисляются надпороговые части оцифрованных энергий

Figure 00000009
и
Figure 00000010
- the above-threshold parts of the digitized energies are calculated
Figure 00000009
and
Figure 00000010

Figure 00000011
(4/)
Figure 00000011
(4 / )

- оцифровываются текущие импульсные энергии (4) и (4/);- the current impulse energies (4) and (4 / ) are digitized;

- фиксируются временные позиции величин (4/)

Figure 00000012
, а их ненулевые значения приводятся к единицам- time positions of values are fixed (4 / )
Figure 00000012
, and their nonzero values are reduced to units

Figure 00000013
(4//)
Figure 00000013
(4 // )

- оценивается сумма накопленных текущих единичных цифровых отсчётов, представляющая собой эквивалент максимума классической энергетической автокорреляционной функции в цифровом представлении - the sum of accumulated current single digital readings is estimated, which is the equivalent of the maximum of the classical energy autocorrelation function in digital representation

Figure 00000014
(4///)
Figure 00000014
(4 /// )

- если

Figure 00000015
, то при наличии в канале СШП сигнала он будет пропущен, так как не будет преодолён цифровой порог Пц принятия решения о типе СШП сигнала. При этом осуществляется переход к оконной обработке следующего СШП сигнала информационной кодограммы. - if a
Figure 00000015
, then if there is a UWB signal in the channel, it will be skipped, since the digital threshold Pc of making a decision on the type of UWB signal will not be exceeded. In this case, the transition to window processing of the next UWB signal of the information codogram is carried out.

Если

Figure 00000016
, а временные позиции
Figure 00000017
или
Figure 00000018
энергетических отсчётов, полученных в текущих «сигнальных» временных окнах, совпадают с временными позициями единичных отсчётов, записанных в регистр, характеризующих прямой и инверсный СШП сигналы и представленных на фиг. 1а), то осуществляются следующие операции:If a
Figure 00000016
and temporary positions
Figure 00000017
or
Figure 00000018
the energy samples obtained in the current "signal" time windows coincide with the time positions of the single samples recorded in the register characterizing the direct and inverse UWB signals and presented in Fig. 1a), then the following operations are performed:

- исходя из результатов (4///), принимается решение о том, какой из информационных символов был принят, единица или нуль;- based on the results (4 /// ), a decision is made about which of the information symbols was accepted, one or zero;

- в соответствующем временном канале на длительности «опережающих» временных окон оцениваются величины накапливаемых импульсных (оконных) энергий смеси импульсов СШП сигналов с канальными шумами или только шумов- in the corresponding time channel, on the duration of the "advanced" time windows, the values of the accumulated impulse (window) energies of the mixture of UWB signals with channel noise or only noise are estimated

Figure 00000019
(5)
Figure 00000019
(five)

- вычисляются надпороговые части оцифрованных энергий

Figure 00000020
и
Figure 00000021
- the above-threshold parts of the digitized energies are calculated
Figure 00000020
and
Figure 00000021

Figure 00000022
(5/)
Figure 00000022
(5 / )

- оцифровываются текущие импульсные энергии (5) и (5/);- the current impulse energies (5) and (5 / ) are digitized;

- фиксируются временные позиции величин (5/)

Figure 00000023
, а их ненулевые значения приводятся к единицам- time positions of values are fixed (5 / )
Figure 00000023
, and their nonzero values are reduced to units

Figure 00000024
(5//)
Figure 00000024
(5 // )

- оценивается сумма накопленных текущих единичных цифровых отсчётов- the sum of the accumulated current single digital readings is estimated

Figure 00000025
(5///)
Figure 00000025
(5 /// )

- если

Figure 00000026
при
Figure 00000027
, то принимается
Figure 00000028
или
Figure 00000029
в силу относительной ненадёжности оценок; - if a
Figure 00000026
at
Figure 00000027
, then it is accepted
Figure 00000028
or
Figure 00000029
due to the relative unreliability of estimates;

- в соответствующем временном канале на длительности «запаздывающих» временных окон оцениваются величины накапливаемых импульсных (оконных) энергий смеси импульсов СШП сигналов с канальными шумами или только шумов- in the corresponding time channel on the duration of the "lagging" time windows, the values of the accumulated impulse (window) energies of the mixture of UWB signals with channel noise or only noise are estimated

Figure 00000030
(6)
Figure 00000030
(6)

- вычисляются надпороговые части оцифрованных энергий

Figure 00000031
и
Figure 00000032
- the above-threshold parts of the digitized energies are calculated
Figure 00000031
and
Figure 00000032

Figure 00000033
(6/)
Figure 00000033
(6 / )

- оцифровываются текущие импульсные энергии (6) и (6/);- the current impulse energies (6) and (6 / ) are digitized;

- фиксируются временные позиции величин (6/)

Figure 00000034
, а их ненулевые значения приводятся к единицам- time positions of values are fixed (6 / )
Figure 00000034
, and their nonzero values are reduced to units

Figure 00000035
(6//)
Figure 00000035
(6 // )

- оценивается сумма накопленных текущих единичных цифровых отсчётов- the sum of the accumulated current single digital readings is estimated

Figure 00000036
(6///)
Figure 00000036
(6 /// )

- если

Figure 00000037
при
Figure 00000038
, то принимается
Figure 00000039
или
Figure 00000040
также в силу относительной ненадёжности оценок.- if a
Figure 00000037
at
Figure 00000038
, then it is accepted
Figure 00000039
or
Figure 00000040
also due to the relative unreliability of estimates.

Здесь tk – моменты начала формирования текущих временных окон для обработки смеси импульсов прямых и инверсных СШП сигналов с канальными шумами, которые являются важнейшими из временных параметров, фигурирующих в предлагаемом способе; Тk = bkτ0 – величина текущего расстояния между импульсами прямого СШП сигнала; bk – числа из псевдослучайной числовой последовательности, определяющие величины Тk для прямого СШП сигнала;

Figure 00000041
– величина текущего расстояния между импульсами инверсного СШП сигнала;
Figure 00000042
– числа из псевдослучайной числовой последовательности, определяющие величины
Figure 00000043
для инверсного СШП сигнала;
Figure 00000044
для прямого СШП сигнала и
Figure 00000045
для инверсного СШП сигнала;
Figure 00000046
для прямого СШП сигнала и
Figure 00000047
для инверсного СШП сигнала – определяют степень различия уровней шумов в «шумовых» временных окнах; ξ – величина, от которой зависит верхний предел интегрирования для каждого члена квадратов сумм из (4)-(6), то есть для членов, содержащих только импульс СШП сигнала ξ = τ0, а для членов, содержащих либо чисто шумовые члены, либо содержащих произведения шумов с импульсами ξ = 2τ0;
Figure 00000048
- энергии импульсов прямых и инверсных СШП сигналов, накапливаемые в «опережающих», «сигнальных» и «запаздывающих» временных окнах, соответственно, в своих временных каналах;
Figure 00000049
- взаимные энергии импульсов и канальных шумов прямых и инверсных СШП сигналов, накапливаемые в этих же временных окнах;
Figure 00000050
- шумовые энергии, накапливаемые одновременно в этих же текущих временных окнах; П0 – значение опорного энергетического порога, определённое в процессе захвата состояния синхронизма; round(x) – округление величины х до ближайшего целого числа. Все оцифрованные импульсные энергии будем называть соответствующими энергетическими отсчётами.Here tk - the moments of the beginning of the formation of the current time windows for processing a mixture of pulses of direct and inverse UWB signals with channel noises, which are the most important of the temporal parameters appearing in the proposed method; Tk = bkτ0 - the value of the current distance between the pulses of the direct UWB signal; bk - numbers from a pseudo-random numerical sequence that determine the values of Tk for direct UWB signal;
Figure 00000041
- the value of the current distance between the pulses of the inverse UWB signal;
Figure 00000042
- numbers from a pseudo-random numerical sequence that determine the values
Figure 00000043
for inverse UWB signal;
Figure 00000044
for direct UWB signal and
Figure 00000045
for inverse UWB signal;
Figure 00000046
for direct UWB signal and
Figure 00000047
for an inverse UWB signal - determine the degree of difference in noise levels in "noise" time windows; ξ is the quantity on which the upper limit of integration depends for each term of the squares of the sums from (4) - (6), that is, for terms containing only the UWB signal pulse ξ = τ0, and for terms containing either purely noise terms or containing products of noise with momenta ξ = 2τ0;
Figure 00000048
- energy of impulses of direct and inverse UWB signals, accumulated in "advanced", "signal" and "lagging" time windows, respectively, in their time channels;
Figure 00000049
- mutual energies of pulses and channel noise of direct and inverse UWB signals, accumulated in the same time windows;
Figure 00000050
- noise energies accumulated simultaneously in the same current time windows; P0- the value of the reference energy threshold, determined in the process of capturing the state of synchronism; round (x) - Rounds x to the nearest integer. All digitized impulse energies will be called corresponding energy readings.

Одновременно:Simultaneously:

- вычисляются приведённые к длительности временных окон модули разностей временных позиций между импульсными энергетическими отсчётами «опережающего» и «сигнального» временных окон, а также между импульсными энергетическими отсчётами «запаздывающего» и «сигнального» временных окон- calculated, reduced to the duration of time windows, the modules of time position differences between impulse energy samples of the "leading" and "signal" time windows, as well as between impulse energy samples of the "lagging" and "signal" time windows

Figure 00000051
Figure 00000051

- фиксируются ненулевые приведённые разности любой величины - fixed non-zero reduced differences of any value

Figure 00000052
Figure 00000052

Figure 00000053
Figure 00000053

- оценивается их количество- their number is estimated

Figure 00000054
Figure 00000054

- фиксируются приведённые разности единичной величины- reduced differences of a unit value are recorded

Figure 00000055
Figure 00000055

Figure 00000056
Figure 00000056

- оценивается их количество- their number is estimated

Figure 00000057
Figure 00000057

- оценивается знак разности между количеством ненулевых надпороговых отсчётов, полученных обработкой в «запаздывающих» временных окнах и количеством ненулевых надпороговых отсчётов, полученных обработкой в «опережающих» временных окнах импульсов прямого (zn) или инверсного (

Figure 00000058
) СШП сигналов- the sign of the difference between the number of non-zero above-threshold samples obtained by processing in "lagging" time windows and the number of non-zero above-threshold samples obtained by processing in "advanced" time windows of forward (zn) or inverse (
Figure 00000058
) UWB signals

Figure 00000059
Figure 00000059

Figure 00000060
Figure 00000060

- с учётом результатов (5///) и (6///) вычисляют приведённые длительности частей текущих импульсов прямого или инверсного СШП сигналов, расположенных в «опережающем» и «сигнальном» временных окнах для первого случая, и в «сигнальном» и «запаздывающем» временных окнах для второго случая- taking into account the results (5 /// ) and (6 /// ), calculate the reduced durations of the parts of the current pulses of the direct or inverse UWB signals located in the "leading" and "signal" time windows for the first case, and in the "signal" and "Lagging" time windows for the second case

Figure 00000061
(7)
Figure 00000061
(7)

Figure 00000062
(8)
Figure 00000062
(8)

- производится усреднение (сглаживание) величин (7) и (8)- averaging (smoothing) of values (7) and (8) is performed

Figure 00000063
(9)
Figure 00000063
(nine)

Figure 00000064
(10)
Figure 00000064
(ten)

- осуществляется оценка степени вредного влияния канальных шумов на достоверность результатов (9) и (10), при которой разности- an assessment of the degree of harmful influence of channel noise on the reliability of results (9) and (10) is carried out, at which the differences

Figure 00000065
Figure 00000065

не равны нулю, поэтому необходимо это влияние компенсировать, для чего определяется вклад (вес) этого вредного влияния на каждую из величин (9), (10) are not equal to zero, therefore it is necessary to compensate for this effect, for which the contribution (weight) of this harmful effect on each of the quantities (9), (10) is determined

Figure 00000066
(11)
Figure 00000066
(eleven)

Figure 00000067
(12)
Figure 00000067
(12)

- на основе оценки весов (11), (12) осуществляется коррекция величин (9), (10) следующим образом- based on the estimate of weights (11), (12), the values (9), (10) are corrected as follows

Figure 00000068
(13)
Figure 00000068
(13)

Figure 00000069
(14)
Figure 00000069
(fourteen)

тогда, если операции (11)-(14) произведены без ошибок, проверка должна датьthen, if operations (11) - (14) were performed without errors, the check should give

Figure 00000070
Figure 00000070

- в случае присутствия в радиоканале текущего прямого СШП сигнала оценка временного смещения для коррекции «ухода» временных окон соответствующих временных каналов осуществляется следующим образом- if the current direct UWB signal is present in the radio channel, the estimation of the time offset to correct the "drift" of the time windows of the corresponding time channels is carried out as follows

Figure 00000071
(15)
Figure 00000071
(15)

Figure 00000072
(16)
Figure 00000072
(sixteen)

Figure 00000073
(17)
Figure 00000073
(17)

- в случае присутствия в радиоканале текущего инверсного СШП сигнала оценка временного смещения для коррекции «ухода» временных окон соответствующих временных каналов осуществляется аналогично (15)-(17)- in the case of the presence of the current inverse UWB signal in the radio channel, the estimation of the time offset for correcting the "drift" of the time windows of the corresponding time channels is carried out similarly to (15) - (17)

Figure 00000074
Figure 00000074

Figure 00000075
Figure 00000075

Figure 00000076
(18)
Figure 00000076
(18)

Одновременно с приведёнными выше действиями осуществляются операции, приводящие к оценке величины текущего динамического порога Пд,i, который будет использоваться в процессе приёма остальных СШП сигналов информационной кодограммы вместо опорного П0: Simultaneously with the above actions, operations are performed that lead to an estimate of the value of the current dynamic threshold P d, i , which will be used in the process of receiving the remaining UWB signals of the information codogram instead of the reference P 0 :

- так как прямой и инверсный СШП сигналы не могут появиться в радиоканале одновременно, то текущие временные окна взаимно инверсных СШП сигналов используются при обработке последовательностей их импульсов в качестве «шумовых» временных окон, в которых накапливают соответствующие импульсные шумовые энергии для оценки текущих величин

Figure 00000077
и
Figure 00000078
- since the direct and inverse UWB signals cannot appear in the radio channel at the same time, the current time windows of mutually inverse UWB signals are used when processing their pulse sequences as "noise" time windows in which the corresponding impulse noise energies are accumulated to estimate the current values
Figure 00000077
and
Figure 00000078

Figure 00000079
Figure 00000079

при этом используются очевидные соотношения in this case, the obvious relations are used

Figure 00000080
(19)
Figure 00000080
(nineteen)

и с учётом (19) с достаточной для практики точностью можно сказать, чтоand taking into account (19), with sufficient accuracy for practice, we can say that

Figure 00000081
Figure 00000081

то есть измеряемые (оцениваемые) величины достаточно близки к истинным значениям текущих величин; that is, the measured (estimated) values are close enough to the true values of the current values;

- осуществляется оценка усреднённых на длительности текущих СШП сигналов величин энергетического отношения сигнал/шум- the evaluation of the signal-to-noise ratio values averaged over the duration of the current UWB signals is carried out

Figure 00000082
(20)
Figure 00000082
(20)

- оценивается величина текущего динамического порога Пд,i, исходя из того, что величина вероятности правильного обнаружения текущего СШП сигнала является функцией, зависящей от текущей величины энергетического порога обнаружения импульсов в текущих временных окнах, от полного числа импульсов в нём и от числа его необнаруженных импульсов при данном значении величины (20), при этом для любого допустимого количества необнаруженных импульсов у вероятности правильного обнаружения текущего СШП сигнала существует своя величина энергетического порога, доставляющая максимум этой вероятности, тогда текущий динамический порог Пд,i можно определить как величину, пропорциональную среднему значению энергетических порогов, доставляющих максимум вероятности правильного обнаружения текущего СШП сигнала, когда количество необнаруженных импульсов в нём меняется от одного до некоторого максимально допустимого числа при данном текущем значении величины (20);- the value of the current dynamic threshold P d, i is estimated, based on the fact that the value of the probability of correct detection of the current UWB signal is a function that depends on the current value of the energy threshold for detecting pulses in the current time windows, on the total number of pulses in it and on the number of its undetected pulses at a given value of the quantity (20), while for any allowable number of undetected pulses the probability of correct detection of the current UWB signal has its own value of the energy threshold, which maximizes this probability, then the current dynamic threshold P d, i can be defined as a value proportional to the average the value of energy thresholds that maximize the probability of correct detection of the current UWB signal when the number of undetected pulses in it changes from one to a certain maximum allowable number for a given current value of the value (20);

- опорный порог заменяется текущим значением динамического порога, который минимизирует отрицательное влияние переменных внешних помеховых факторов, а полученные оценки (17) и (18) вводят в верхний и нижний пределы интегрирования в соотношениях (4), (5) и (6), определяющих результаты накопления импульсных энергий в текущих «опережающем», «сигнальном» и «запаздывающем» временных окнах, корректируя моменты начала их формирования в своих временных каналах, при этом величина надпороговой энергии обнаруживаемых в текущем «сигнальном» временном окне импульсов информационных СШП сигналов оптимизируется, а в текущих «опережающем» и «запаздывающем» временных окнах - минимизируется- the reference threshold is replaced by the current value of the dynamic threshold, which minimizes the negative influence of variable external interference factors, and the obtained estimates (17) and (18) are introduced into the upper and lower limits of integration in relations (4), (5) and (6), which determine the results of the accumulation of impulse energies in the current "leading", "signal" and "lagging" time windows, correcting the moments of the beginning of their formation in their time channels, while the value of the above-threshold energy of the pulses of information UWB signals detected in the current "signal" time window is optimized, and in the current "leading" and "lagging" time windows - minimized

Figure 00000083
(21)
Figure 00000083
(21)

На фиг. 3а) и фиг. 3в) в качестве иллюстрации представлены величины энергетических отсчётов, накапливаемых импульсных (оконных) энергий смеси импульсов прямого (фиг. 3а) и инверсного (фиг. 3в) СШП сигналов с канальными шумами на своих временных позициях, описанных соотношениями (4) - (6). Там же приведён опорный энергетический порог П0, который изображён жирной горизонтальной пунктирной линией тёмно-серого цвета. Чёрными заполненными кружками обозначены энергетические отсчёты, накапливаемые в «сигнальных» временных окнах, чёрными пустыми квадратиками - энергетические отсчёты, накапливаемые в «опережающих» временных окнах, чёрными заполненными квадратиками - энергетические отсчёты, накапливаемые в «запаздывающих» временных окнах. На фиг.3б) и фиг. 3г) представлены надпороговые части этих энергетических отсчётов, (4/) - (6/). Здесь же тёмно-серыми заполненными ромбиками представлены временные позиции хранящихся для сравнения копий импульсов СШП сигналов в виде соответствующих отсчётов. Изображение, приведённое на фиг. 4, служит пояснением к фиг. 3, так как иллюстрирует укрупнённый масштаб ситуации до накопления текущей энергии (кривые тёмно-серого цвета) FIG. 3a) and Fig. 3c) as an illustration, the values of energy samples, accumulated impulse (window) energies of a mixture of pulses of direct (Fig.3a) and inverse (Fig.3c) UWB signals with channel noise at their time positions described by relations (4) - (6) ... There is also given the reference energy threshold P 0 , which is depicted by a bold horizontal dashed line in dark gray color. Black filled circles indicate energy counts accumulated in "signal" time windows, black empty squares - energy counts accumulated in "advanced" time windows, black filled squares - energy counts accumulated in "lagging" time windows. 3b) and FIG. 3d) shows the above-threshold parts of these energy readings, (4 / ) - (6 / ). Here, dark gray filled rhombuses represent the time positions of copies of UWB signal pulses stored for comparison in the form of corresponding samples. The image shown in FIG. 4 serves as an explanation to FIG. 3, as it illustrates the enlarged scale of the situation before the accumulation of current energy (curves of dark gray color)

Figure 00000084
(22)
Figure 00000084
(22)

прямого (фиг. 4а) и инверсного (фиг. 4б) СШП сигналов в «сигнальных» временных окнах (прямоугольники чёрного цвета) своих временных каналов. Из анализа фиг. 4 следует, что временные окна начинают запаздывать относительно момента вхождения в синхронизм, поэтому текущая энергия смеси импульсов СШП сигналов с канальными шумами начинает перераспределяться между «опережающим» (прямоугольники тёмно-серого цвета) и «сигнальным» временными окнами. Именно по этой причине на фиг. 3б) и фиг. 3г) величина энергетических отсчётов, характеризующих надпороговые части накопленных в «опережающих» временных окнах импульсных энергий, так велика, а разброс величин энергетических отсчётов, характеризующих надпороговые части накопленных в «сигнальных» временных окнах импульсных энергий, так значителен.direct (Fig. 4a) and inverse (Fig. 4b) UWB signals in the "signal" time windows (black rectangles) of their time channels. From an analysis of FIG. 4, it follows that the time windows begin to lag behind the moment of entering synchronism, therefore, the current energy of the mixture of UWB signals with channel noise begins to be redistributed between the “leading” (dark gray rectangles) and “signal” time windows. It is for this reason that FIG. 3b) and Fig. 3d) the value of the energy counts characterizing the above-threshold parts of the impulse energies accumulated in the "advanced" time windows is so great, and the spread of the values of the energy counts characterizing the above-threshold parts of the impulse energies accumulated in the "signal" time windows is so significant.

На фиг. 5 в качестве подтверждения итогов анализа фиг. 3 и фиг. 4 представлена динамика накопления единичных цифровых отсчётов, максимумы которых определяются соотношениями (4///) - (6///) FIG. 5 as confirmation of the analysis of FIG. 3 and FIG. 4 shows the dynamics of the accumulation of single digital samples, the maxima of which are determined by the relations (4 /// ) - (6 /// )

Figure 00000085
(23)
Figure 00000085
(23)

При этом на фиг. 5б) чёрными и серыми прямоугольниками условно представлены текущие временные позиции «сигнальных» временных окон для обработки прямого (чёрный цвет) и инверсного (тёмно-серый цвет) СШП сигналов в своих временных каналах. Анализ фиг. 5а) и 5б) показывает, что внешне цифровая форма оценки максима автокорреляционной функции по (4///) как бы малочувствительна к смещению временных окон, так как изображённое на фиг. 5а) неотличимо от изображённого на фиг. 5б). Однако, эти изображения нельзя рассматривать отдельно от фиг. 3б) и фиг. 3г), так как из анализа представленного там материала следует, что единичные отсчёты, динамически накапливаемые по (23) и представленные на фиг. 5а) характеризуются гораздо меньшей физической энергетикой, чем аналогичные отсчёты, представленные на фиг. 5б). Это означает, что реальная вероятность правильного обнаружения СШП сигналов, импульсы которых обрабатываются в текущих «сигнальных» временных окнах гораздо выше такой же, но условной (иллюстративной) вероятности, когда обработка импульсов осуществляется в текущих «опережающих» временных окнах.Moreover, in FIG. 5b) black and gray rectangles conventionally represent the current time positions of the "signal" time windows for processing direct (black) and inverse (dark gray) UWB signals in their time channels. Analysis of FIG. 5a) and 5b) shows that the outwardly digital form of estimating the maximum of the autocorrelation function from (4 /// ) is, as it were, insensitive to the shift of time windows, since the one shown in Fig. 5a) is indistinguishable from that shown in FIG. 5 B). However, these images cannot be viewed separately from FIG. 3b) and Fig. 3d), since from the analysis of the material presented there it follows that the single readings dynamically accumulated according to (23) and presented in Fig. 5a) are characterized by much lower physical energetics than similar readings shown in Fig. 5 B). This means that the real probability of correct detection of UWB signals, the pulses of which are processed in the current "signal" time windows is much higher than the same, but conditional (illustrative) probability, when the pulse processing is carried out in the current "advanced" time windows.

Иллюстративный материал, представленный на фиг. 6 - фиг. 8, характеризует те же особенности представленного способа обработки СШП сигналов на приёмной стороне, что и на фиг. 3 – фиг. 5, но в случае использования текущего значения динамического энергетического порога Пд,i и текущей оценки временного смещения δti. При этом соотношения для описания динамики накопления единичных цифровых отсчётов, аналогичны соотношениям (23), но с учётом (21).The illustrative material shown in FIG. 6 to FIG. 8, characterizes the same features of the presented method for processing UWB signals on the receiving side as in FIG. 3 to FIG. 5, but in the case of using the current value of the dynamic energy threshold P d, i and the current estimate of the time shift δt i . In this case, the relationships for describing the dynamics of the accumulation of single digital readings are similar to relationships (23), but taking into account (21).

Figure 00000086
Figure 00000086

Анализ изображённого на фиг. 6 – фиг. 8 и сравнение его с представленным на фиг. 3 – фиг. 5 показывает, что использование текущей оценки временного смещения по назначению устанавливает с большой точностью импульсы прямого и инверсного СШП сигналов по центру «сигнальных» временных окон своих временных каналов, а введение текущего динамического энергетического порога учитывает возросшую энергетику отсчётов в «сигнальных» временных окнах соответствующих временных каналов. Это влечёт за собой следующее:The analysis shown in FIG. 6 to FIG. 8 and comparing it with that shown in FIG. 3 to FIG. 5 shows that the use of the current estimate of the time offset for the intended purpose sets with high accuracy the pulses of the forward and inverse UWB signals at the center of the "signal" time windows of their time channels, and the introduction of the current dynamic energy threshold takes into account the increased energy of the samples in the "signal" time windows of the corresponding time channels. This entails the following:

- увеличение накапливаемой на длительности «сигнальных» временных окон импульсной энергии до максимальных значений;- increasing the pulse energy accumulated on the duration of the "signal" time windows to the maximum values;

- уменьшение разброса величин энергетических отсчётов, характеризующих надпороговые части накопленных в «сигнальных» временных окнах импульсных энергий, до минимальных значений;- reduction of the spread of the values of energy readings, characterizing the above-threshold parts of the pulse energies accumulated in the "signal" time windows, to the minimum values;

- обнуление возможных остаточных шумовых энергетических отсчётов в «опережающих» и «запаздывающих» временных окнах своих временных каналов.- zeroing of possible residual noise energy samples in "leading" and "lagging" time windows of their time channels.

Из представленного анализа следует, что реализация предложенного в изобретении способа обработки информационных СШП сигналов на приёмной стороне позволит непрерывно и с минимальной погрешностью в процессе радиообмена между корреспондентами поддерживать состояние синхронизма, максимизировать вероятность правильного обнаружения СШП сигналов, минимизировать вероятность ложных тревог (ложных обнаружений СШП сигналов) и позволит сохранять значение вероятности пропуска СШП сигнала в требуемых границах. Следовательно, заявленные качества будут обеспечены.From the presented analysis, it follows that the implementation of the method proposed in the invention for processing information UWB signals on the receiving side will allow continuously and with a minimum error in the process of radio exchange between correspondents to maintain the synchronism state, maximize the probability of correct detection of UWB signals, minimize the probability of false alarms (false detections of UWB signals) and will allow keeping the value of the probability of passing the UWB signal within the required boundaries. Therefore, the declared qualities will be ensured.

Укрупнённая блок-схема устройства для реализации предлагаемого способа представлена на фиг. 9, где введены следующие обозначения:An enlarged block diagram of a device for implementing the proposed method is shown in Fig. 9, where the following designations are introduced:

1.1 – 1.3 – первый, второй и третий временные каналы (ВК);1.1 - 1.3 - the first, second and third time channels (VK);

2 – аналого-цифровой преобразователь (АЦП);2 - analog-to-digital converter (ADC);

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

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

Устройство содержит три временных канала 1.1 – 1.3, аналого-цифровой преобразователь 2, блок обработки и управления 3 и блок синхронизации 4. При этом первые входы ВК 1.1 – 1.3 объединены и являются входом устройства. Вторые входы ВК 1.1 – 1.3 подключены к соответствующим выходам БОУ 3, выход которого соединен с входом блока синхронизации 4, первый, второй и третий выходы которого соединены с третьими входами ВК 1.1 – 1.3 соответственно. Выходы ВК 1.1 – 1.3 соединены шинами с соответствующими входами АЦП 2, выход которого шиной соединен с первым входом БОУ 3, второй вход которого подключен к четвертому выходу БС 4. Кроме того, вход/выход БОУ является входом/выходом устройства.The device contains three time channels 1.1 - 1.3, an analog-to-digital converter 2, a processing and control unit 3 and a synchronization unit 4. In this case, the first inputs of VK 1.1 - 1.3 are combined and are the input of the device. The second inputs of VK 1.1 - 1.3 are connected to the corresponding outputs of the BOU 3, the output of which is connected to the input of the synchronization unit 4, the first, second and third outputs of which are connected to the third inputs of VK 1.1 - 1.3, respectively. The VK 1.1 - 1.3 outputs are connected by buses with the corresponding inputs of the ADC 2, the output of which is connected by a bus to the first input of the ACU 3, the second input of which is connected to the fourth output of the BS 4. In addition, the input / output of the ACU is the input / output of the device.

Устройство работает следующим образом. При поступлении на вход/выход БОУ 3 команды перехода в режим приёма СШП сигналов, на вход БС 4 с выхода БОУ 3 поступит сигнал начала работы, на второй вход БОУ 3 с четвёртого выхода БС 4 в заданном темпе начнут поступать тактовые импульсы, необходимые для управления состоянием ВК 1.1 - ВК 1.3, на вторые входы которых с соответствующих выходов БОУ 3 поступят сигналы, включающие их в работу, одновременно на третьи входы ВК 1.1- ВК 1.3 с соответствующих выходов БС 4 начнут поступать в соответствующем темпе синхронизирующие тактовые импульсы для управления временными позициями «опережающих», «сигнальных» и «запаздывающих» временных окон, соответствующих этим временным каналам. На первые входы ВК 1.1- ВК 1.3 начнёт поступать либо канальный шум, либо смесь импульсов СШП синхросигнала с канальным шумом. При этом с выходов ВК 1.1 - ВК 1.3 на соответствующие входы АЦП 2 будут поступать накопленные в текущих временных окнах ВК 1.1- ВК 1.3 энергии (4) - (6) и (4/) - (6/), а с выхода АЦП 2 на первый вход БОУ 3 эти накопленные энергии будут поступать последовательно в соответствии с очерёдностью работы временных окон ВК 1.1 ВК - ВК 1.3. В БОУ 3 оцифрованные энергии (4/) – (6/) в виде соответствующих энергетических отсчётов будут использованы для оценок временного смещения (17), (18) соответствующих временных окон ВК 1.1- ВК 1.3 относительно момента вхождения в синхронизм, а оцифрованные энергии (4) – (6) – для оценки величины текущего динамического порога. Полученные оценки по окончании длительности текущего СШП сигнала поступают на вторые и третьи входы ВК 1.1 - ВК 1.3 с соответствующих выходов БОУ 3 и БС 4, корректируя временные позиции «опережающих», «сигнальных» и «запаздывающих» временных окон, соответствующих своим временным каналам, адаптируя одновременно энергетический порог к текущей помеховой обстановке. С поступлением на вход устройства очередного СШП сигнала описанная процедура повторяется. Этот процесс заканчивается вместе с поступлением на вход/выход БОУ 3 сигнала окончания радиообмена между корреспондентами.The device works as follows. When the command to switch to the mode of receiving UWB signals is received at the input / output of the BOU 3, the signal to start operation will be sent to the input of the BS 4 from the output of the BOU 3, the clock pulses necessary for control will begin to arrive at the second input of the BOU 3 from the fourth output of the BS 4 at a given pace by the state of VK 1.1 - VK 1.3, the second inputs of which from the corresponding outputs of the BOU 3 will receive signals that turn them on, at the same time, the third inputs of VK 1.1 - VK 1.3 from the corresponding outputs of BS 4 will begin to receive synchronizing clock pulses at an appropriate pace to control time positions "Leading", "signal" and "lagging" time windows corresponding to these time channels. The first inputs of VK 1.1 - VK 1.3 will begin to receive either channel noise or a mixture of UWB sync pulses with channel noise. In this case, from the outputs of VK 1.1 - VK 1.3, the energies (4) - (6) and (4 / ) - (6 / ), accumulated in the current time windows VK 1.1 - VK 1.3, will come to the corresponding inputs of ADC 2, and from the output of ADC 2 these accumulated energies will be supplied to the first input of the BOU 3 sequentially in accordance with the order of work of the time windows VK 1.1 VK - VK 1.3. In BOU 3, the digitized energies (4 / ) - (6 / ) in the form of the corresponding energy readings will be used to estimate the time displacement (17), (18) of the corresponding time windows VK 1.1 - VK 1.3 relative to the moment of entering synchronism, and the digitized energies ( 4) - (6) - to estimate the value of the current dynamic threshold. The obtained estimates at the end of the duration of the current UWB signal are fed to the second and third inputs of VK 1.1 - VK 1.3 from the corresponding outputs of the BOU 3 and BS 4, correcting the time positions of the "leading", "signal" and "lagging" time windows corresponding to their time channels, simultaneously adapting the energy threshold to the current interference environment. When the next UWB signal arrives at the input of the device, the described procedure is repeated. This process ends when the signal of the end of the radio exchange between the correspondents arrives at the input / output of the BOU 3.

Реализация устройства, осуществляющего предлагаемый способ, не вызывает затруднений, так как функциональные узлы, входящие в блоки устройства, общеизвестны, широко представлены в отечественных и зарубежных патентах, а также описаны в технической литературе. Все описанные в укрупнённой блок-схеме устройства, приведены, например, в [4] и [5].The implementation of the device implementing the proposed method does not cause difficulties, since the functional units included in the units of the device are well known, are widely represented in domestic and foreign patents, and are also described in the technical literature. All devices described in the enlarged block diagram are given, for example, in [4] and [5].

Источники информацииSources of information

1. 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. 1. Ageikin, V.I. On the issue of using the technology of ultra-wideband signals in the interests of creating promising communications, reconnaissance and electronic warfare of the tactical control link. Ageikin, L.M. Kaplyarchuk, A.P. Stepanov // Electronic warfare in the Armed Forces of the Russian Federation, part 1 - 2017, p. 40-44.

2. Попов, А.С. Детектирование импульсных сигналов в сетях беспроводного абонентского доступа / А.С. Попов, В.А. Ковтун, В.А. Саламов// Научный альманах. Технические науки – 2016, №2-2 (16), с. 385-388. 2. Popov, A.S. Detection of impulse signals in wireless subscriber access networks / A.S. Popov, V.A. Kovtun, V.A. Salamov // Scientific Almanac. Technical sciences - 2016, No. 2-2 (16), p. 385-388.

3. Патент РФ 2416162. 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. RF patent 2416162. Asynchronous method of 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 dated 14.12.2009. Publ. 20.06.2010

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 systems for transmitting information, taking into account interfering factors. / Abstract of a dissertation for the degree of candidate of technical sciences. - Ryazan. - 2008 .-- S. 17.

5. Патент РФ 2315424. 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. RF patent 2315424. Communication system with high speed of information transmission by ultra-wideband signals. IPC Н04B 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. 20.01.2008

Claims (19)

Способ повышения эффективности обработки сверхширокополосных короткоимпульсных сигналов на приёмной стороне, использующий для этого организацию временных каналов, сдвинутых друг относительно друга во времени на заданную величину, отличающийся тем, что выбирается минимальное число временных каналов, равное трём, позволяющее обеспечить заявленные качества приёма путём весовой обработки энергии смеси импульсов текущих прямых и инверсных сверхширокополосных сигналов с канальными шумами, накапливаемых на длительности текущих «опережающего», «сигнального» и «запаздывающего» временных окон, формирующихся в соответствующих им временных каналах, включающей:A method for increasing the efficiency of processing ultra-wideband short-pulse signals on the receiving side, using for this the organization of time channels shifted relative to each other in time by a given value, characterized in that the minimum number of time channels is selected, equal to three, which allows to ensure the declared reception qualities by weighting energy a mixture of pulses of current direct and inverse ultra-wideband signals with channel noise, accumulated over the duration of the current "leading", "signal" and "lagging" time windows, formed in the corresponding time channels, including: - оценку величины накапливаемых импульсных энергий;- estimation of the value of the accumulated impulse energies; - оценку величины надпороговых частей импульсных энергетических отсчётов;- estimation of the value of the above-threshold parts of the impulse energy readings; - оцифровку текущих накопленных импульсных энергий, которые далее называются импульсными энергетическими отсчётами;- digitization of the current accumulated impulse energies, which are further referred to as impulse energy readings; - фиксацию временных позиций надпороговых импульсных энергетических отсчётов;- fixing the time positions of the above-threshold impulse energy readings; - приведение ненулевых значений надпороговых импульсных энергетических отсчётов к единицам;- reduction of non-zero values of above-threshold impulse energy readings to units; - оценку сумм, накопленных на длительности прямого или инверсного сверхширокополосных сигналов единичных цифровых отсчётов;- estimation of the sums accumulated on the duration of direct or inverse ultra-wideband signals of single digital samples; - сравнение временных позиций надпороговых импульсных энергетических отсчётов, полученных накоплением энергии на длительности текущих «сигнальных» временных окон соответствующего временного канала, с временными позициями единичных отсчётов, характеризующих временные позиции импульсов прямого и инверсного сверхширокополосных сигналов и записанных в соответствующие регистры;- comparison of the time positions of the above-threshold pulse energy samples obtained by accumulating energy over the duration of the current "signal" time windows of the corresponding time channel with the time positions of single samples characterizing the time positions of the pulses of direct and inverse ultra-wideband signals and recorded in the corresponding registers; при этом если накопленные на длительности текущих «опережающих» временных окон суммы цифровых единичных отсчётов меньше половины числа импульсов в сверхширокополосном сигнале, но больше аналогичной суммы, но накопленной на длительности текущих «запаздывающих» временных окон, то принимается, что первая упомянутая сумма равна нулю; если же вторая упомянутая сумма цифровых единичных отсчётов меньше половины числа импульсов в сверхширокополосном сигнале, но больше аналогичной суммы, упомянутой первой, принимается, что вторая упомянутая сумма равна нулю; если накопленные на длительности текущих «сигнальных» временных окон соответствующего временного канала суммы цифровых единичных отсчётов не превысят величины выбранного цифрового порога, то текущий сверхширокополосный сигнал будет пропущен; если указанные цифровые суммы превысят выбранный цифровой порог, но временные позиции более половины соответствующих импульсных энергетических отсчётов не совпадут с временными позициями единичных отсчётов, хранящихся в соответствующем регистре, то снова текущий сверхширокополосный сигнал будет пропущен; если, кроме того что упомянутыми цифровыми суммами цифровой порог будет превышен, но и временные позиции более половины соответствующих импульсных энергетических отсчётов совпадут с временными позициями единичных отсчётов, хранящихся в соответствующем регистре, то в этом случае текущий сверхширокополосный сигнал будет принят и определён как информационная единица или информационный нуль, в зависимости от того, прямой это сверхширокополосный сигнал или инверсный; одновременно:in this case, if the sums of digital single samples accumulated on the duration of the current "leading" time windows is less than half of the number of pulses in the ultra-wideband signal, but more than the same amount, but accumulated on the duration of the current "lagging" time windows, then it is assumed that the first mentioned sum is zero; if the second said sum of digital unit samples is less than half of the number of pulses in the ultra-wideband signal, but more than the same sum mentioned first, it is assumed that the second said sum is zero; if the sums of digital single samples accumulated on the duration of the current "signal" time windows of the corresponding time channel do not exceed the value of the selected digital threshold, then the current ultra-wideband signal will be skipped; if the indicated digital sums exceed the selected digital threshold, but the time positions of more than half of the corresponding impulse energy samples do not coincide with the time positions of the unit samples stored in the corresponding register, then the current ultra-wideband signal will be skipped again; if, in addition to the above-mentioned digital sums, the digital threshold is exceeded, but the time positions of more than half of the corresponding impulse energy samples coincide with the time positions of the unit samples stored in the corresponding register, then in this case the current ultra-wideband signal will be received and defined as an information unit, or information zero, depending on whether it is a direct ultra-wideband signal or inverse; simultaneously: - вычисляются приведённые к длительности временных окон модули разностей временных позиций между надпороговыми импульсными энергетическими отсчётами «опережающего» и «сигнального» временных окон, а также между надпороговыми импульсными энергетическими отсчётами «запаздывающего» и «сигнального» временных окон;- calculated, reduced to the duration of time windows, the modules of time position differences between the above-threshold pulse energy samples of the "advanced" and "signal" time windows, as well as between the above-threshold pulse energy samples of the "lagging" and "signal" time windows; - фиксируются ненулевые приведённые разности любой величины; - fixed non-zero reduced differences of any value; - оценивается их количество;- their number is estimated; - фиксируются приведённые разности единичной величины; - the reduced differences of a unit value are recorded; - оценивается их количество;- their number is estimated; - оценивается знак разности между количеством ненулевых надпороговых отсчётов, полученных обработкой в «запаздывающих» временных окнах и количеством ненулевых надпороговых отсчётов, полученных обработкой в «опережающих» временных окнах соответствующих временных каналов при обработке прямого или инверсного сверхширокополосных сигналов;- the sign of the difference between the number of non-zero above-threshold readings obtained by processing in "lagging" time windows and the number of non-zero above-threshold readings obtained by processing in "advanced" time windows of the corresponding time channels when processing direct or inverse ultra-wideband signals is estimated; - вычисляют приведённые к длительности импульса надпороговые части текущих импульсов прямого или инверсного сверхширокополосных сигналов, расположенных в «опережающем» и «сигнальном» временных окнах или «сигнальном» и «запаздывающем» временных окнах в зависимости от направления смещения временных окон относительно момента вхождения в синхронизм с последующей оценкой их средних значений;- the above-threshold parts of the current pulses of direct or inverse ultra-wideband signals located in the "leading" and "signal" time windows or in the "signal" and "lagging" time windows are calculated, reduced to the pulse duration, depending on the direction of the shift of the time windows relative to the moment of entering synchronism with subsequent assessment of their average values; - осуществляется оценка степени вредного влияния канальных шумов на достоверность полученных средних значений и компенсация этого влияния;- an assessment of the degree of harmful influence of channel noise on the reliability of the obtained average values and compensation of this influence is carried out; - на основе результатов проведённых вычислений осуществляется оценка временного смещения временных окон соответствующих временных каналов относительно момента захвата состояния синхронизма с последующей коррекцией этого смещения;- on the basis of the results of the calculations performed, the time shift of the time windows of the corresponding time channels is estimated relative to the moment when the synchronism state is captured with the subsequent correction of this shift; - оценивается величина текущего динамического порога с последующим его использованием при обработке поступающих из радиоканала сверхширокополосных сигналов. - the value of the current dynamic threshold is estimated with its subsequent use in the processing of ultra-wideband signals coming from the radio channel.
RU2019139104A 2019-12-02 2019-12-02 Method for increasing processing efficiency of ultra-wideband short pulse signals at a receiving side RU2731207C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019139104A RU2731207C1 (en) 2019-12-02 2019-12-02 Method for increasing processing efficiency of ultra-wideband short pulse signals at a receiving side

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019139104A RU2731207C1 (en) 2019-12-02 2019-12-02 Method for increasing processing efficiency of ultra-wideband short pulse signals at a receiving side

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2731207C1 true RU2731207C1 (en) 2020-08-31

Family

ID=72421503

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019139104A RU2731207C1 (en) 2019-12-02 2019-12-02 Method for increasing processing efficiency of ultra-wideband short pulse signals at a receiving side

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2731207C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
RU2441320C1 (en) * 2010-05-13 2012-01-27 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" System of communication by ultrabroadband signals with increased accuracy and stability of synchronisation
WO2012082963A1 (en) * 2010-12-15 2012-06-21 Bridgewave Communications, Inc. Millimeter wave radio assembly with a compact antenna
US8750346B2 (en) * 2011-04-01 2014-06-10 Commissariat à L'Ènergie Atomique et aux Ènergies Alternatives Method for integrating signals transmitted from a transmitter to at least one ultra wide band (UWB) receiver as well as device for the implementation of the method
RU2606634C2 (en) * 2015-02-12 2017-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный торгово-экономический университет" Method of ultra broadband signal detecting
RU191376U1 (en) * 2019-05-13 2019-08-02 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" A device for distinguishing ultra-wideband short-pulse signals during radio exchange

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
RU2441320C1 (en) * 2010-05-13 2012-01-27 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" System of communication by ultrabroadband signals with increased accuracy and stability of synchronisation
WO2012082963A1 (en) * 2010-12-15 2012-06-21 Bridgewave Communications, Inc. Millimeter wave radio assembly with a compact antenna
US8750346B2 (en) * 2011-04-01 2014-06-10 Commissariat à L'Ènergie Atomique et aux Ènergies Alternatives Method for integrating signals transmitted from a transmitter to at least one ultra wide band (UWB) receiver as well as device for the implementation of the method
RU2606634C2 (en) * 2015-02-12 2017-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный торгово-экономический университет" Method of ultra broadband signal detecting
RU191376U1 (en) * 2019-05-13 2019-08-02 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" A device for distinguishing ultra-wideband short-pulse signals during radio exchange

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
S. S. Wang, S. L. Chai, K. Xiao and Y. Liu, "Simulation study on RFI signal in impulse UWB radar system with equivalent time sampling," 2014 12th International Conference on Signal Processing (ICSP), Hangzhou, 2014, pp. 2145-2148, doi: 10.1109/ICOSP.2014.7015374. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2823583B1 (en) Poisson-based communication systems and methods
RU2733419C1 (en) Transmitter and receiver and corresponding methods
NO155597B (en) RADIO COMMUNICATION RECEIVER.
JP4324222B2 (en) Apparatus and method for determining maximum correlation point
CN113300993B (en) Transmission method for bit field superposition pseudo-random sequence and sparse cascade coding
WO2020249644A1 (en) Secure ultra wide band ranging
JP2019509668A (en) Safe channel sounding
Chiriyath et al. Effect of clutter on joint radar-communications system performance inner bounds
RU2731369C1 (en) Apparatus for processing short-pulse ultra-wideband signals at a receiving side
US8503579B2 (en) Channel estimator
RU2731207C1 (en) Method for increasing processing efficiency of ultra-wideband short pulse signals at a receiving side
RU2708372C1 (en) Method for detecting a pack of radio pulses with an arbitrary degree of coherence and a device for realizing said method
RU2425394C2 (en) Method of detecting distorted pulsed signals
US20130003886A1 (en) Method for generating and detecting preamble, and digital communication system based on the same
RU2731126C1 (en) Apparatus for distinguishing short-pulse ultra-wideband signals of high efficiency
US5539783A (en) Non-coherent synchronization signal detector
RU2723269C1 (en) Method for synchronizing receiving and transmitting devices of a radio link using short-pulse ultra-wideband signals
RU2638760C1 (en) Method of discrete information transmission via communication channel with multibeam transmission
RU168000U1 (en) DEVICE FOR JOINT TRANSFER OF INFORMATION AND TEST SIGNALS IN CHANNELS WITH INTER-CHARACTER INTERFERENCE
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
RU155554U1 (en) DEVICE FOR EVALUATING THE PROBABILITY OF ERROR BIT FOR SIGNALS WITH EIGHT-POSITION PHASE MODULATION ON TWO-POSITION SIGNALS
CN111726180B (en) Preamble signal detection method and device
Cek M-ary alpha-stable noise modulation in spread-spectrum communication
US10680666B2 (en) Timing estimation device and timing estimation method