RU2757924C1

RU2757924C1 - Ultra-wideband radio communication device with increased noise immunity

Info

Publication number: RU2757924C1
Application number: RU2020135795A
Authority: RU
Inventors: Роман Валерьевич Антипенский; Игорь Хайдерович Ерзин; Андрей Павлович Любавский
Priority date: 2020-10-29
Filing date: 2020-10-29
Publication date: 2021-10-25

Abstract

FIELD: radio engineering.

SUBSTANCE: invention relates to radio engineering and can be used in high-speed radio communication systems (devices) using ultrashort (US) pulsed ultra-wideband (UWB) signals. An ultra-wideband radio communication device with increased noise immunity implements data exchange based on the transmission of a single parcel by a sequence of N UWB pulses of positive polarity with a linearly increasing pause between pulses and the transmission of a zero parcel by a sequence of N UWB pulses of negative polarity with a linearly decreasing pause between pulses. Two channels of the receiving device carry out parallel reception of the US UWB signal. One channel is used to assess the signal level, the second is used to assess the level of external noise. Each channel is based on a sensitive threshold device of the signal channel and a sensitive threshold device of the noise channel, respectively. Reception in the signal and noise channels is carried out in the corresponding time intervals (time windows) provided by the devices and the time windows of the signal and noise, respectively. Receiving a signal in a window, the duration of which is not much longer than the duration of the UWB pulse, makes it possible to additionally provide increased noise immunity.

EFFECT: increased noise immunity of receiving UWB US pulses over an ultra-wideband channel under the influence of interference at low values of the signal-to-noise ratio.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике, в частности, к высокоскоростным системам радиосвязи (устройствам), использующим сверхкороткие импульсные (СКИ) сверхширокополосные (СШП) сигналы, у которых рабочая полоса частот и средняя частота спектра сигнала сравнимы по величине. Системы связи (устройства) с применением сверхширокополосных сигналов описаны в ряде статей и патентов.The invention relates to radio engineering, in particular, to high-speed radio communication systems (devices) using ultra-short pulse (SQI) ultra-wideband (UWB) signals, in which the operating frequency band and the average frequency of the signal spectrum are comparable in magnitude. Communication systems (devices) using ultra-wideband signals are described in a number of articles and patents.

Предложенное направление совершенствования СШП систем, в [US 2003/0067963 A1 Mode Controller For Signal Acquisition And Tracking In Ultra Wide Band Communication System. Timothy R. Miller, Gerard P. Lynch, Deepak M. Joseph. 10.04.2003] - построение цифровых систем с обработкой входного сигнала путем считывания определенного числа выборок сигнала и шума, определения вероятностных характеристик уровней мощности сигнала и шума с последующей обработкой направленной на увеличение отношения сигнал/шум на входе исполнительного устройства, однако, с помощью такой обработки достигнут выигрыш не более 2-3 дБ.The proposed direction for improving UWB systems, in [US 2003/0067963 A1 Mode Controller For Signal Acquisition And Tracking In Ultra Wide Band Communication System. Timothy R. Miller, Gerard P. Lynch, Deepak M. Joseph. 04/10/2003] - building digital systems with input signal processing by reading a certain number of signal and noise samples, determining the probabilistic characteristics of signal and noise power levels, followed by processing aimed at increasing the signal-to-noise ratio at the input of the actuator, however, using such processing a gain of no more than 2-3 dB is achieved.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является устройство сверхширокополосной радиосвязи: [Патент на изобретение №2527487 RU, «Устройство сверхширокополосной радиосвязи с повышенной помехозащищенностью», Антипенский Р.В., Бондаренко В.В., Любавский А.П., 2014], взятое за прототип изобретения.The closest to the claimed technical solution is an ultra-wideband radio communication device: [Patent for invention No. 2527487 RU, "Ultra-wideband radio communication device with increased noise immunity", Antipensky R.V., Bondarenko V.V., Lyubavsky A.P., 2014], taken for the prototype of the invention.

Недостатком устройства прототипа является низкая помехоустойчивость и как следствие - короткая длина линии радиосвязи.The disadvantage of the prototype device is its low noise immunity and, as a consequence, the short length of the radio communication line.

Технический результат, на получение которого направлено изобретение - увеличение помехоустойчивости приема по сверхширокополосному каналу при значениях отношения сигнал/шум близким к единице минимум на 10…15 дБ.The technical result, which the invention is aimed at, is an increase in the noise immunity of reception over an ultra-wideband channel with values of the signal-to-noise ratio close to unity by at least 10 ... 15 dB.

Указанный технический результат достигается тем, устройство сверхширокополосной радиосвязи с повышенной помехоусточивостью, содержащее последовательно соединенные малошумящий усилитель, аналого-цифровой преобразователь, вейвлет-фильтр синхронизирующего сигнала, формирующий на выходе короткий перепад напряжения соответствующий фронту смены частоты частотно-манипулированного сигнала, блок синхронизации, устройство временного окна канала шума, пороговое устройство канала шума, буферное устройство канала шума и блок обработки и управления, дискриминатор, выходы которого соединены с формирователем последовательности прямоугольных импульсов с линейно возрастающей паузой, вход которого соединен с блоком обработки и управления и формирователем последовательности прямоугольных импульсов с линейно убывающей паузой, вход которого также соединен с блоком обработки и управления, которые последовательно соединены с генераторами сверхширокополосных импульсов, выходы которых соединены с сумматором, переключатель прием/передача, второй выход которого соединен со входом малошумящего усилителя, сверхширокополосный фильтр и антенну, последовательно соединенные устройство временного окна канала сигнала, пороговое устройство канала сигнала, согласованный фильтр и буферное устройство канала сигнала, выход которого соединен со вторым входом блока обработки и управления, последовательно соединенные формирователь синхронизирующей импульсной последовательности, усилитель широкополосного синхронизирующего сигнала, переключатель и полосовой фильтр, выход которого соединен со входом антенны, а также аттенюатор, формирователь порогового напряжения канала сигнала, выход которого соединен со вторым входом порогового устройства канала сигнала, формирователь порогового напряжения канала шума, выход которого соединен со вторым входом порогового устройства канала шума, при этом первый выход блока обработки и управления соединен со входом буферного устройства, а второй общий выход является шиной управления и соединен со вторыми входами переключателя, переключателя прием/передача, аналого-цифрового преобразователя, вейвлет-фильтра синхронизирующего сигнала, блока синхронизации, входами формирователя синхронизирующей импульсной последовательности, формирователя порогового напряжения канала сигнала, формирователя порогового напряжения канала шума и управляющим входом аттенюатора, сигнальный вход которого объединен со входом вейвлет-фильтра синхронизирующего сигнала, а второй выход блока синхронизации соединен со вторым входом устройства временного окна канала сигнала, согласно изобретению дополнительно введены: дискриминатор, формирователи последовательностей прямоугольных импульсов с линейно возрастающей/убывающей паузой, генераторы сверхширокополосных импульсов, сумматор, и согласованный фильтр в сигнальном канале приемопередающего устройства.The specified technical result is achieved by the fact that an ultra-wideband radio communication device with increased noise immunity, containing a series-connected low-noise amplifier, an analog-to-digital converter, a wavelet filter of a synchronizing signal, which forms at the output a short voltage drop corresponding to the front of the frequency shift of a frequency-shift keyed signal, a synchronization unit, a time device noise channel windows, a noise channel threshold device, a noise channel buffer and a processing and control unit, a discriminator whose outputs are connected to a linearly increasing pause rectangular pulse train generator, the input of which is connected to a processing and control unit and a linearly decreasing rectangular pulse train generator pause, the input of which is also connected to the processing and control unit, which are connected in series with the ultra-wideband pulse generators, the outputs of which are connected to the adder, ne a receive / transmit switch, the second output of which is connected to the input of a low-noise amplifier, an ultra-wideband filter and an antenna, a signal channel time window device, a signal channel threshold device, a matched filter and a signal channel buffer device, the output of which is connected to the second input of the processing and control unit connected in series a synchronizing pulse train driver, a broadband synchronizing signal amplifier, a switch and a bandpass filter, the output of which is connected to the antenna input, as well as an attenuator, a signal channel threshold voltage driver, the output of which is connected to the second input of the signal channel threshold device, a channel threshold voltage driver noise, the output of which is connected to the second input of the threshold device of the noise channel, while the first output of the processing and control unit is connected to the input of the buffer device, and the second common output is the control bus signal the input of which is combined with the input of the wavelet filter of the synchronizing signal, and the second output of the synchronization unit is connected to the second input of the device for the time window of the signal channel, according to the invention, the following are additionally introduced: a discriminator, shapers of rectangular pulse sequences with a linearly increasing / decreasing pause, generators of ultra-wideband pulses, an adder, and a matched filter in the signal channel of the transceiver.

Сущность изобретения достигается тем, что дополнительно введены: дискриминатор, формирователи последовательностей прямоугольных импульсов с линейно возрастающей/убывающей паузой, генераторы сверхширокополосных импульсов, сумматор, и согласованный фильтр в сигнальном канале приемо-передающего устройства, этим достигается указанный в изобретении технический результат.The essence of the invention is achieved by the fact that the following are additionally introduced: a discriminator, shapers of sequences of rectangular pulses with a linearly increasing / decreasing pause, generators of ultra-wideband pulses, an adder, and a matched filter in the signal channel of the transceiver device, thereby achieving the technical result specified in the invention.

Схема устройства приведена на фигуре, где обозначены: 1 - дискриминатор, 2 - сумматор, 3 - переключатель прием/передача, 4 - сверхширокополосный фильтр (СШПФ), 5 - антенна, 6 - сверхширокополосный малошумящий усилитель, 7 - аттенюатор, 8 - согласованный фильтр, 9 - устройство временного окна канала сигнала, 10 - пороговое устройство канала сигнала, 11 - буферное устройство канала сигнала, 12 - формирователь порогового напряжения канала сигнала, 13 - устройство временного окна канала шума, 14 - пороговое устройство канала шума, 15 - буферное устройство канала шума, 16 - формирователь порогового напряжения канала шума, 17 - блок обработки и управления, 18 - блок синхронизации, 19 - формирователь синхронизирующей импульсной последовательности, 20 - усилитель широкополосного синхронизирующего сигнала, 21 - формирователь последовательности прямоугольных импульсов с линейно возрастающей паузой, 22 - полосовой фильтр, 23 - переключатель, 24 - формирователь последовательности прямоугольных импульсов с линейно убывающей паузой, 25 - аналого-цифровой преобразователь, 26 - вейвлет-фильтр синхронизирующего сигнала, 27 - генератор СШП импульсов, 28 - вейвлет-фильтр СШП сигнала, 29 - генератор СШП импульсов.The diagram of the device is shown in the figure, where are indicated: 1 - discriminator, 2 - adder, 3 - receive / transmit switch, 4 - ultra wideband filter (UWBF), 5 - antenna, 6 - ultra wideband low noise amplifier, 7 - attenuator, 8 - matched filter , 9 - signal channel time window device, 10 - signal channel threshold device, 11 - signal channel buffer device, 12 - signal channel threshold voltage generator, 13 - noise channel time window device, 14 - noise channel threshold device, 15 - buffer device noise channel, 16 - threshold voltage generator of the noise channel, 17 - processing and control unit, 18 - synchronization unit, 19 - synchronizing pulse train driver, 20 - broadband synchronizing signal amplifier, 21 - square-wave pulse train generator with linearly increasing pause, 22 - bandpass filter, 23 - switch, 24 - rectangular pulse sequence generator pulses with a linearly decreasing pause, 25 - analog-to-digital converter, 26 - wavelet filter of synchronizing signal, 27 - generator of UWB pulses, 28 - wavelet filter of UWB signal, 29 - generator of UWB pulses.

Назначение дискриминатора 1, сумматора 2 и согласованного фильтра 8 ясны из их названия, они могут быть реализованы базе промышленно реализуемых элементов. Формирователи последовательностей прямоугольных импульсов с линейно возрастающей/убывающей паузой, предназначенные для формирования единичной/нулевой посылок могут быть реализованы по известным схемам на лавинных транзисторах (см., например, Арслан X., Чен Чж. Н., Бенедетто М., Сверхширокополосная беспроводная связь. Москва: Техносфера, 2012, стр. 146). Генератор сверхширокополосных импульсов может быть реализован с помощью схем изложенных в Дьяконов В.П., Генерация и генераторы сигналов. Москва: ДМК Пресс, 2009, стр. 111.The purpose of discriminator 1, adder 2 and matched filter 8 is clear from their name; they can be implemented on the basis of commercially available elements. Formers of sequences of rectangular pulses with a linearly increasing / decreasing pause, intended for the formation of a single / zero bursts, can be implemented according to known schemes on avalanche transistors (see, for example, Arslan X., Chen Zzh. N., Benedetto M., Ultra-wideband wireless communication . Moscow: Technosphere, 2012, p. 146). The generator of ultra-wideband pulses can be implemented using the circuits described in V.P. Dyakonov, Generation and signal generators. Moscow: DMK Press, 2009, p. 111.

Устройство сверхширокополосной радиосвязи с повышенной помехоустойчивостью работает следующим образом. В начале сеанса связи осуществляется калибровочный цикл определения уровня шума в канале приема и цикл установки собственных данных и данных абонента в приемнике и передатчике. Передатчик излучает в свободное пространство сложный сигнал, состоящий из импульсного сверхширокополосного сигнала для передачи информации и широкополосного ЧМн сигнала СИП, полоса частот которого расположена ниже границы рабочей полосы СШП сигнала. Сигнал, предназначенный для передачи, в виде закодированной последовательности импульсов служебного канала, а также иной аудио- и видео- информации подается на ввод «Вх/Вых» блока обработки и управления 17, который устанавливает по шине управления коды приема в блоке синхронизации 18, согласованной фильтре 8 и коды передачи в формирователе СИП высокочастотного сигнала 19, формирователе последовательности прямоугольных импульсов с линейно возрастающей паузой 21, формирователе последовательности прямоугольных импульсов с линейно убывающей паузой 24. После анализа помеховой обстановки аналогично прототипу устанавливаются коды порогового напряжения канала сигнала и канала шума, код переключателя 3 прием/передача и код переключателя 23 установлен в режим «передача». В режиме «передача» выход сумматора 2 подключается к СШПФ 4, выход усилителя 20 широкополосного сигнала подключается через переключатель 23 к полосовому фильтру 22, а сигнальный вход сверхширокополосного малошумящего усилителя 6, через переключатель 3 подключен к фильтру СШПФ 4. Код передачи соответствует адресу абонента, а код приема соответствует собственному адресу передающего устройства. После завершения калибровки пороговых устройств 10, 12 осуществляется поиск для вхождения в синхронизм абонентского приемника и передатчика. Для этого, блок обработки и управления 17, в заявляемом устройстве в отличии от прототипа, выдает синхронизирующую последовательность импульсов на дискриминатор 1, который разделяет входной сигнал на единичный и нулевой потоки, каждый из которых затем поступает на формирователи 21 и 24 соответственно, формирователь 21 формирует последовательность прямоугольных импульсов с линейно возрастающей паузой (с параметрами заданными блоком обработки и управления 17), а формирователь 24 - последовательность прямоугольных импульсов с линейно убывающей паузой (с параметрами заданными блоком обработки и управления 17); длительности этих последовательностей соответствуют длительностям входных импульсов модулирующего сигнала, с выходов формирователей 21 и 24 последовательности прямоугольных импульсов поступают на генераторы СШП импульсов 29 и 27, которые по фронту прямоугольного формируют СШП импульс заданной полярности и с заданной паузой между импульсами; далее сумматор 2 суммирует выходные сигналы генераторов, формируя выходной сигнал. Каждая составляющая синхронизирующей последовательности СШП импульсов соответствует определенным образом отдельному фрагменту СИП последовательности служебного канала. Это позволяет, с одной стороны, по нескольким принятым составляющим синхронизирующей последовательности СШП сигнала определить начало и конец СИП последовательности, а с другой стороны, зная моменты смены частоты ЧМн сигнала синхронизировать временное окно приемника СШП сигнала, повышая тем самым его помехоустойчивость. Усиленный ШП сигнал формирователя СИП высокочастотного сигнала 19 с выхода усилителя 20 через цепь, сформированную в режиме «передача» поступает в антенну 5 и излучается в эфир. Временные интервалы между видео импульсами СИП, (то есть, между моментами смены частот ЧМн синхросигнала), кратны периодам следования импульсов СШП сигнала, при этом они синхронизированы в эти моменты. Сформированный синхросигнал на выходе сумматора 2 через сформированную в режиме «передача» цепь возбуждает антенну 5, которая излучает СШП сигнал в эфир совместно с ШПС. Процесс передачи синхросигнала повторяется еще один раз и затем, в запрашивающем приемопередающем устройстве блок 17 обработки и управления коммутирует переключатель 3 прием/передача в состояние «прием», то есть, антенна 5 и СШПФ 4 подключаются к входу сверхширокополосного малошумящего усилителя 24. В процессе приема передаваемого сигнала аналогичным абонентским устройством, принятый антенной 5 и усиленный сверхширокополосным малошумящим усилителем 6 сложный сигнал, состоящий из ШПС синхронизации, СШП сигнала и помех преобразуется в дискретный сигнал сверхбыстродействующим АЦП 25, поступает на вход ШП вейвлет-фильтра 26 и через аттенюатор 7 на вход СШП вейвлет-фильтра 28. В цепи синхронизации на выходе вейвлет-фильтра 26 выделяется короткий перепад напряжения соответствующий фронту смены частоты ЧМн сигнала. Перепад напряжения осуществляют синхронизацию выходных стробов блока синхронизации 18, причем, временные промежутки между выходными стробами кратны временным промежуткам выделенным синхронизирующим фронтам смены частот. Первый выход блока 18 синхронизации стробирует временное окно канала сигнала в соответствующие моменты прихода импульса СШП сигнала с выхода вейвлет-фильтра 28. При попадании принятого и усиленного импульса СШП сигнала во временное окно канала сигнала, пороговое устройство 10 канала сигнала срабатывает и пропускает сигнал через согласованный фильтр 8 и буферное устройство 11 канала сигнала на вход блока 17 обработки и управления. Отличие заявляемого устройства от прототипа заключается в использовании согласованного фильтра 8, позволяющего обеспечить повышенную помехоустойчивость. При поступлении сигнала с выхода вейвлет-фильтра 28 два канала приемного устройства осуществляют параллельный прием СК СШП сигнала. Один канал служит для оценки уровня сигнала, второй для оценки уровня внешних шумов. Основу каждого канала составляют чувствительное пороговое устройство 10 канала сигнала и чувствительное пороговое устройство 14 канала шума. Прием в сигнальном и шумовом каналах осуществляется в соответствующих временных интервалах (временных окнах), обеспечиваемых устройствами (9) и 13 временных окон сигнала и шума соответственно. Прием сигнала в окне, длительность которого не намного превышает длительность СК СШП импульса, позволяет дополнительно обеспечить повышенную помехоустойчивость. С выхода вейвлет-фильтра 28, обработанный устройствами 9 и 13 временных окон сигнала и шума, поступает на пороговое устройство 10 канала сигнала и пороговое устройство 14 канала шума. С выхода порогового устройства (10) через согласованный фильтр 8 и буферный элемент 11 сигнал поступают на вход блока 17 обработки и управления. Аналогично на другой вход блока 17 обработки и управления поступает сигнал с выхода порогового устройства 14 через буферный элемент 15. Сигнальный процессор блока 17 обработки и управления анализирует уровень принимаемого сигнала и принимаемого шума, разрешает или запрещает работу схемы синхронизации и регулирует пороговое напряжение, подаваемое на обнаружитель в соответствие с заданным критерием обнаружения. В данной системе связи используется критерий идеального наблюдателя, при котором пороговое напряжение устанавливается равным половине максимального напряжения принимаемого импульса информативного сигнала. Для осуществления автоматической регулировки порогового напряжения производится оценка вероятности ошибки на бит принимаемого сигнала и в зависимости от результатов обработки осуществляется регулировка чувствительности приемника путем подстройки порогов в формирователях 12, 16 пороговых напряжений каналов сигнала и шума через шину управления. Регулировка динамического диапазона приемника производится с помощью аттенюатора 7. По результатам анализа осуществляется также управление работой блока 18 синхронизации и согласованного фильтра 8. Как указывалось выше, перед началом работы осуществляется калибровка приемника по внешним шумам. Основные задачи калибровки - установка опорных напряжений подаваемых на пороговые устройства сигнального и шумового каналов. После анализа помеховой обстановки устанавливаются коды порогового напряжения для порогового устройства 10 и 14. Калибровка осуществляется после включения питания приемника и после потери сигнала в рабочем режиме.An ultra-wideband radio communication device with increased noise immunity operates as follows. At the beginning of a communication session, a calibration cycle for determining the noise level in the receive channel and a cycle for setting own data and subscriber data in the receiver and transmitter are carried out. The transmitter emits a complex signal into free space, consisting of a pulsed ultra-wideband signal for transmitting information and a broadband FSK signal of the SIP, the frequency band of which is located below the border of the working band of the UWB signal. The signal intended for transmission, in the form of an encoded sequence of pulses of the service channel, as well as other audio and video information, is fed to the "I / O" input of the processing and control unit 17, which sets the reception codes on the control bus in the synchronization unit 18, matched filter 8 and transmission codes in the high-frequency signal SIP driver 19, the square-wave generator with a linearly increasing pause 21, the square-wave generator with a linearly decreasing pause 24. After analyzing the interference situation, similarly to the prototype, the threshold voltage codes of the signal channel and the noise channel are set, the switch code 3 receive / transmit and the switch code 23 is set to the "transmit" mode. In the "transmission" mode, the output of the adder 2 is connected to the UWBF 4, the output of the broadband signal amplifier 20 is connected through the switch 23 to the bandpass filter 22, and the signal input of the ultra-wideband low-noise amplifier 6 is connected to the UWBF filter 4 through the switch 3. The transmission code corresponds to the subscriber's address, and the receive code corresponds to the own address of the transmitting device. After completing the calibration of the threshold devices 10, 12, a search is performed to acquire synchronism between the subscriber receiver and the transmitter. For this, the processing and control unit 17, in the claimed device, in contrast to the prototype, issues a synchronizing sequence of pulses to the discriminator 1, which divides the input signal into single and zero streams, each of which is then fed to the shapers 21 and 24, respectively, the shaper 21 forms a sequence of rectangular pulses with a linearly increasing pause (with the parameters specified by the processing and control unit 17), and the shaper 24 is a sequence of rectangular pulses with a linearly decreasing pause (with the parameters specified by the processing and control unit 17); the durations of these sequences correspond to the durations of the input pulses of the modulating signal, from the outputs of the shapers 21 and 24, the sequences of rectangular pulses are fed to the generators of UWB pulses 29 and 27, which form a UWB pulse of a given polarity and with a given pause between the pulses along the rectangular front; then the adder 2 sums the output signals of the generators, forming an output signal. Each component of the synchronizing sequence of UWB pulses corresponds in a certain way to a separate fragment of the UWB sequence of the service channel. This allows, on the one hand, to determine the beginning and end of the UWB signal by several received components of the UWB signal synchronizing sequence, and on the other hand, knowing the moments of the frequency change of the FSK signal, to synchronize the time window of the UWB signal receiver, thereby increasing its noise immunity. The amplified WB signal of the high-frequency signal shaper SIP 19 from the output of the amplifier 20 through the circuit formed in the "transmission" mode enters the antenna 5 and is emitted into the air. The time intervals between the VTS video pulses (that is, between the moments of the frequency change of the FSK sync signal) are multiples of the repetition periods of the UWB signal pulses, while they are synchronized at these moments. The generated sync signal at the output of the adder 2 through the circuit formed in the "transmission" mode excites the antenna 5, which emits the UWB signal on the air together with the BSS. The process of transmitting the sync signal is repeated one more time and then, in the requesting transceiver device, the processing and control unit 17 switches the receive / transmit switch 3 to the “receive” state, that is, the antenna 5 and UWBF 4 are connected to the input of the ultra-wideband low-noise amplifier 24. In the process of receiving of the transmitted signal by a similar subscriber unit, received by the antenna 5 and amplified by the ultra-wideband low-noise amplifier 6, a complex signal consisting of a synchronization signal, UWB signal and interference is converted into a discrete signal by an ultra-fast ADC 25, fed to the input of the WB wavelet filter 26 and through the attenuator 7 to the UWB input wavelet filter 28. In the synchronization circuit at the output of the wavelet filter 26, a short voltage drop corresponding to the front of the frequency change of the FSK signal is allocated. The voltage drop synchronizes the output strobes of the synchronization unit 18, and the time intervals between the output strobes are multiples of the time intervals allocated to the synchronizing edges of the frequency change. The first output of the synchronization unit 18 gates the time window of the signal channel at the corresponding moments of arrival of the UWB signal pulse from the output of the wavelet filter 28. When the received and amplified UWB signal pulse enters the time window of the signal channel, the threshold device 10 of the signal channel is triggered and passes the signal through the matched filter 8 and the buffer device 11 of the signal channel to the input of the processing and control unit 17. The difference between the proposed device and the prototype lies in the use of a matched filter 8, which provides increased noise immunity. When a signal is received from the output of the wavelet filter 28, two channels of the receiving device carry out parallel reception of the SC UWB signal. One channel is used to assess the signal level, the second to assess the level of external noise. Each channel is based on a signal channel sensitive threshold device 10 and a noise channel sensitive threshold device 14. Reception in the signal and noise channels is carried out in the corresponding time intervals (time windows) provided by devices (9) and 13 time windows of the signal and noise, respectively. Reception of a signal in a window, the duration of which is not much longer than the duration of the SC UWB pulse, additionally provides increased noise immunity. From the output of the wavelet filter 28, processed by the devices 9 and 13 of the signal and noise time windows, is fed to the signal channel threshold device 10 and the noise channel threshold device 14. From the output of the threshold device (10) through the matched filter 8 and the buffer element 11, the signal is fed to the input of the processing and control unit 17. Similarly, the signal from the output of the threshold device 14 is fed to the other input of the processing and control unit 17 through the buffer element 15. The signal processor of the processing and control unit 17 analyzes the level of the received signal and the received noise, enables or disables the operation of the synchronization circuit and adjusts the threshold voltage supplied to the detector according to the specified detection criterion. In this communication system, the ideal observer criterion is used, in which the threshold voltage is set equal to half the maximum voltage of the received informative signal pulse. To carry out automatic adjustment of the threshold voltage, the probability of an error per bit of the received signal is estimated and, depending on the processing results, the sensitivity of the receiver is adjusted by adjusting the thresholds in the shapers 12, 16 of the threshold voltages of the signal and noise channels through the control bus. The dynamic range of the receiver is adjusted using the attenuator 7. Based on the analysis results, the operation of the synchronization unit 18 and the matched filter 8 is also controlled. As mentioned above, before starting the operation, the receiver is calibrated for external noise. The main tasks of the calibration are the setting of the reference voltages applied to the threshold devices of the signal and noise channels. After analyzing the interference situation, the threshold voltage codes are set for the threshold device 10 and 14. Calibration is carried out after turning on the power of the receiver and after losing the signal in the operating mode.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить помехоустойчивость приема СШП сигналов на 10…15 дБ и тем самым устраняет недостатки прототипа.Thus, the proposed method makes it possible to increase the noise immunity of receiving UWB signals by 10 ... 15 dB and thereby eliminates the disadvantages of the prototype.

Предлагаемое техническое решение является новым поскольку из общедоступных сведений не известно устройство сверхширокополосной радиосвязи, реализующее обмен данными на основе передачи единичной посылки последовательностью из N СШП импульсов положительной полярности с линейно возрастающей паузой между импульсами, передачи нулевой посылки - последовательностью из N СШП импульсов отрицательной полярности с линейно убывающей паузой между импульсами.The proposed technical solution is new because from the publicly available information there is no known ultra-wideband radio communication device that implements data exchange based on the transmission of a single message by a sequence of N UWB pulses of positive polarity with a linearly increasing pause between pulses, the transmission of a zero message is a sequence of N UWB pulses of negative polarity with a linear a decreasing pause between pulses.

Claims

An ultra-wideband radio communication device with increased noise immunity, containing a series-connected low-noise amplifier, an analog-to-digital converter, a wavelet filter of a synchronizing signal, which forms at the output a short voltage drop corresponding to the front of a frequency-shift keyed signal, a synchronization unit, a noise channel time window, a threshold a noise channel device, a noise channel buffer device and a processing and control unit, a receive / transmit switch, the second output of which is connected to the input of a low-noise amplifier, an ultra-wideband filter and an antenna, a signal channel time window device, a signal channel threshold device and a signal channel buffer device are connected in series , the output of which is connected to the second input of the processing and control unit, a synchronizing pulse sequence former, an amplifier of a broadband synchronizing signal, a switch and a bandpass filter, the output of which is connected to the antenna input, as well as an attenuator, a signal channel threshold voltage generator, the output of which is connected to the second input of the signal channel threshold device, a noise channel threshold voltage generator, the output of which is connected to the second input of the noise channel threshold device, when the first output of the processing and control unit is connected to the input of the buffer device, and the second common output is a control bus and is connected to the second inputs of the switch, the receive / transmit switch, the analog-to-digital converter, the wavelet filter of the synchronizing signal, the synchronization unit, the inputs of the synchronizing pulse generator sequence, a signal channel threshold voltage driver, a noise channel threshold voltage generator and an attenuator control input, the signal input of which is combined with the input of the wavelet filter of the synchronizing signal, and the second output of the synchronization unit is connected to the second input one of the device of the time window of the signal channel, characterized in that the following are additionally introduced: a matched filter in the signal channel of the receiving-transmitting device, the input of which is connected to the output of the threshold device of the signal channel, and the output is connected to the input of the buffer device of the signal channel; the discriminator, the input of which is connected to the processing and control unit, and the outputs with introduced formers of sequences of rectangular pulses with a linearly increasing / decreasing pause, the outputs of which are connected to the introduced generators of ultra-wideband pulses, the outputs of which are connected to the introduced adder, the output of which is connected to the receive / transmit switch.