RU2803318C1 - Synchronization device based on matrix processing of recurrent sequence - Google Patents

Synchronization device based on matrix processing of recurrent sequence Download PDF

Info

Publication number
RU2803318C1
RU2803318C1 RU2023115460A RU2023115460A RU2803318C1 RU 2803318 C1 RU2803318 C1 RU 2803318C1 RU 2023115460 A RU2023115460 A RU 2023115460A RU 2023115460 A RU2023115460 A RU 2023115460A RU 2803318 C1 RU2803318 C1 RU 2803318C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
key
output
synchronization
olz
Prior art date
Application number
RU2023115460A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Владимирович Иванцов
Денис Евгеньевич Горохов
Максим Николаевич Мишустин
Илья Владимирович Ульянов
Татьяна Олеговна Жданова
Original Assignee
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации
Application granted granted Critical
Publication of RU2803318C1 publication Critical patent/RU2803318C1/en

Links

Abstract

FIELD: radio engineering.
SUBSTANCE: devices for synchronizing a receiver with a transmitter using received code signals intended for transmitting digital information. The technical result is achieved through the use of a matrix processing mechanism with the selection of a test segment on a recurrent sequence, which makes it possible to detect errors in all cells of the shift register in one clock cycle of the reception frequency. For this purpose, the synchronization device additionally contains the first and second single-channel delay lines of k - 1 bit (symbol), a counter with a threshold for m consecutive incoming logical 1, the first and second accompanying matrices.
EFFECT: increasing the probability of correct synchronization when the quality of the communication channel decreases, simultaneously with low probabilities of false synchronization and missing an initialization vector.
1 cl, 4 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к устройствам для синхронизации приемника с передатчиком с помощью принятых кодовых сигналов и предназначено для передачи цифровой информации.The invention relates to radio engineering, namely to devices for synchronizing a receiver with a transmitter using received code signals and is intended for transmitting digital information.

В области передачи цифровой информации существует проблема, связанная с функционированием устройств цикловой синхронизации (циклового фазирования) приемника и передатчика с высокой вероятностью пропуска синхросигнала (синхропосылки) при снижении качества канала связи, а именно при повышении вероятности появления ошибок в канале связи [Когновицкий О.С. Теория, методы и алгоритмы решения задач в телекоммуникациях на основе двойственного базиса и рекуррентных последовательностей: дис. д-ра техн. наук: 05.12.13. - СПбГУТ, 2011. - 427 с. , С. 253-256].In the field of digital information transmission, there is a problem associated with the operation of cyclic synchronization devices (cyclic phasing) of the receiver and transmitter with a high probability of missing a synchronization signal (sync message) when the quality of the communication channel decreases, namely, when the probability of errors in the communication channel increases [Kognovitsky O.S. . Theory, methods and algorithms for solving problems in telecommunications based on a dual basis and recurrent sequences: dis. Dr. Tech. Sciences: 05.12.13. - SPbSUT, 2011. - 427 p. , pp. 253-256].

Процесс цикловой синхронизации приемника можно представить в виде следующей полной группы событий:The receiver frame synchronization process can be represented as the following complete group of events:

, ,

где - вероятность правильной синхронизации;Where - probability of correct synchronization;

- вероятность правильного выделения зачетного отрезка (ЗОТ); - probability of correct allocation of the test segment (ZOT);

- вероятность отсутствия синхронизации; - probability of lack of synchronization;

- вероятность неправильной синхронизации по сигналу синхропосылки с ошибками. - the probability of incorrect synchronization using a synchronization signal with errors.

Учитывая особенности поиска рекуррентной последовательности (РП) с решением по «скользящему» ЗОТ, можно добиться снижения вероятности неправильной синхронизации по синхросигналу с ошибками за счет увеличения длины зачетного отрезка. При этом вероятность неправильной синхронизации определяется выражением [Скворцов В.С. К вопросу о вычислении вероятности неприема рекуррентных сигналов фазового пуска // Сборник научных трудов 16 ЦНИИ МО СССР, 1965. - №5]:Taking into account the peculiarities of the search for a recurrent sequence (RP) with a solution based on a “sliding” CTS, it is possible to reduce the probability of incorrect synchronization using a synchronizing signal with errors by increasing the length of the reference segment. In this case, the probability of incorrect synchronization is determined by the expression [Skvortsov V.S. On the issue of calculating the probability of non-reception of recurrent phase start signals // Collection of scientific papers 16 Central Research Institute of the USSR Ministry of Defense, 1965. - No. 5]:

, ,

где - число кодовых слов веса (спектр кода);Where - number of weight codewords (code spectrum);

- длина синхропосылки; - length of synchronization message;

- основание кода; - code base;

- длина ЗОТ (безошибочная часть) - length of the ZOT (error-free part)

- величина порога счетчика совпадений схемы выделения ЗОТ. - the threshold value of the coincidence counter of the TSA allocation scheme.

- размер генератора РП (количество регистров); - size of the RP generator (number of registers);

- вероятность ошибки в двоичном симметричном канале без памяти. - probability of error in a binary symmetric channel without memory.

определяется следующим выражением [Зюко А.Г., Кловский Д.Д., Коржик В.И., Назаров М.В. Теория электрической связи //Под ред. Кловского Д.Д. - М.: Радио и связь, 1998. - 432 с.]: is determined by the following expression [Zyuko A.G., Klovsky D.D., Korzhik V.I., Nazarov M.V. Theory of electrical communication //Ed. Klovsky D.D. - M.: Radio and Communications, 1998. - 432 pp.]:

где - наибольшее целое число, не превосходящее .Where - the largest integer not exceeding .

Уровень техникиState of the art

Известно изобретение «Устройство синхронизации рекуррентной последовательности с функцией исправления ошибок» по патенту RU №2486682, H04L 7/02, H04W 8/20, опубликовано 27.06.2013, содержащее соединенные первый ключ, блок сравнения, второй ключ, дешифратор, две одноканальные линии задержки (ОЛЗ) на один бит, входной сигнал подан на вход первого ключа. Недостатком данного аналога является сравнительно высокая вероятность пропуска синхропосылки при снижении качества канала связи.The invention “Device for synchronizing a recurrent sequence with an error correction function” is known under patent RU No. 2486682, H04L 7/02, H04W 8/20, published on June 27, 2013, containing a connected first key, a comparison unit, a second key, a decoder, and two single-channel delay lines (OLZ) by one bit, the input signal is applied to the input of the first key. The disadvantage of this analogue is the relatively high probability of missing a synchronization message when the quality of the communication channel decreases.

Известно изобретение «Устройство синхронизации на основе комбинированного применения двойственного базиса поля GF(2k) и выделения «скользящего окна» с ошибками» по патенту RU № 2580806, H04W 8/20, опубликовано 10.04.2016, подключенное к выходу канала связи и содержащее соединенные первую ОЛЗ на один бит, первый ключ, вторую ОЛЗ на один бит, второй ключ, дешифратор, блок сравнения. Недостатком данного аналога являются структурная сложность и высокая вероятность пропуска синхропосылки при снижении качества канала связи.The invention is known: “Synchronization device based on the combined use of the dual basis of the field GF(2 k ) and the selection of a “sliding window” with errors” according to patent RU No. 2580806, H04W 8/20, published 04/10/2016, connected to the output of the communication channel and containing connected first OLZ for one bit, first key, second OLZ for one bit, second key, decoder, comparison block. The disadvantage of this analogue is the structural complexity and the high probability of missing a synchronization message when the quality of the communication channel decreases.

Наиболее близким к изобретению является «Устройство синхронизации рекуррентной последовательностью с функцией выделения зачетных импульсов в скользящем окне» по патенту RU №2553089, H04L 7/02, опубликовано 10.06.2015, содержащее соединенные первую одноканальную линию задержки на один бит, первый ключ, блок сравнения, второй ключ, вторую одноканальную линию задержки на один бит, дешифратор.The closest to the invention is the “Recurrent sequence synchronization device with the function of separating reference pulses in a sliding window” according to patent RU No. 2553089, H04L 7/02, published 06/10/2015, containing a connected first single-channel delay line for one bit, a first key, a comparison block , second key, second single-channel delay line for one bit, decoder.

Принцип работы устройства-прототипа заключается в следующем. Формирование местной РП на основе принятой осуществляется при помощи пропускания РП из канала связи через первый ключ в ЛРР с обратными связями, где формируется, местная РП, которая затем поступает в блок сравнения. Одновременно на другой вход блока сравнения поступает РП из канала связи. В блоке сравнения происходит сравнение принимаемой и местной РП, при их совпадении выдаются нули на счетчик «0» на c совпадений и после с совпадений в блоке сравнения сигнал счетчика «0» на c совпадений, замыкая третий ключ, включает в работу управляемый инвертор, который представляет собой сумматор по модулю 2, на один вход которого поступают импульсы входного сигнала, а на другой - результат сложения в блоке сравнения импульса входного сигнала и импульса в цепи обратной связи линейно-рекуррентного регистра (ЛРР) с обратными связями. Поток импульсов из блока сравнения через третий ключ поступает в запоминающее устройство на (m - c), счетчик на каждом такте вычисляет количество логических «1» в запоминающем устройстве (ЗУ) на (m - c) и полученное число передает на схему сравнения, которая сравнивает его с числом, содержащимся в ЗУ выбора количества исправляемых ошибок. Если количество ошибок в «скользящем окне» (зачетном отрезке), соответствующее значению на выходе счетчика, оказывается меньше порогового, схема сравнения вырабатывает сигнал, который через четвертый ключ подается на управляющие входы первого и второго ключей, отключая ЛРР с обратными связями от канала связи и включая его в автономный режим, кроме того, этот сигнал подается на второй управляющий вход третьего ключа, размыкая связь входа управляемого инвертора и блока сравнения, этим же сигналом сбрасывается счетчик «0» на c совпадений. При этом четвертый ключ замыкается сигналом управления, вырабатываемого счетчиком «0» на c совпадений, задержанным в ЛЗ на (m - c) бит. Этот же управляющий сигнал с выхода ЛЗ на (m - c) бит поступает на вход ЛЗ на 2(m - c), которая определяет максимальную длину полосы анализа РП, на которой выделяются зачетные импульсы в «скользящем окне». Появившись на выходе ЛЗ на 2(m - c), управляющий сигнал сбрасывает счетчик «0» на c совпадений и отключает третий ключ, размыкая связь входа управляемого инвертора и блока сравнения. Когда дешифратор сигналов выделяет в ЛРР с обратными связями искомую комбинацию, на его выходе формируется команда, размыкающая четвертый ключ. При условии выделения до этого момента схемой сравнения сигнала, переводящего ЛРР с обратными связями в автономный режим, принимается решение об успешном окончании процесса синхронизации.The operating principle of the prototype device is as follows. The formation of a local RP based on the received one is carried out by passing the RP from the communication channel through the first key in the LRR with feedback, where the local RP is formed, which then enters the comparison block. At the same time, the other input of the comparison block receives RP from the communication channel. In the comparison block, the received and local RP are compared, if they coincide, zeros are output to the counter “0” for c coincidences and after the matches in the comparison block, the signal of the counter “0” for c coincidences, closing the third switch, turns on the controlled inverter, which is a modulo 2 adder, one input of which receives input signal pulses, and the other receives the result of the addition in the comparison block of the input signal pulse and the pulse in the feedback circuit of a linear recurrent register (LRR) with feedback connections. The flow of pulses from the comparison block through the third key enters the memory device at ( m - c ), the counter at each clock cycle calculates the number of logical “1s” in the memory device (memory) at ( m - c ) and the resulting number is transmitted to the comparison circuit, which compares it with the number contained in the memory for selecting the number of errors to be corrected. If the number of errors in the “sliding window” (test segment), corresponding to the value at the counter output, turns out to be less than the threshold, the comparison circuit generates a signal that, through the fourth key, is fed to the control inputs of the first and second keys, disconnecting the LRR with feedback from the communication channel and turning it into offline mode, in addition, this signal is supplied to the second control input of the third key, opening the connection between the input of the controlled inverter and the comparison unit, the same signal resets the counter “0” to c coincidences. In this case, the fourth key is closed by a control signal generated by the counter “0” for c matches, delayed in the LZ by ( m - c ) bits. The same control signal from the output of the LZ on ( m - c ) bits arrives at the input of the LZ on 2 ( m - c ), which determines the maximum length of the RP analysis band at which the test pulses are allocated in the “sliding window”. Appearing at the output of the LZ at 2( m - c ), the control signal resets the counter “0” to c coincidences and turns off the third switch, opening the connection between the input of the controlled inverter and the comparison unit. When the signal decoder selects the desired combination in the LRR with feedback, a command is generated at its output that opens the fourth switch. Provided that up to this point the comparison circuit has isolated the signal that transfers the LRR with feedback to the offline mode, a decision is made about the successful completion of the synchronization process.

Существенным недостатком устройства-прототипа, несмотря на низкую вероятность ложного фазирования, является сравнительно высокая вероятность пропуска синхропосылки на канале связи с помехами из-за необходимости использования сравнительно длинного зачетного отрезка и отсутствия механизма, обеспечивающего полный перебор зачетных отрезков.A significant disadvantage of the prototype device, despite the low probability of false phasing, is the relatively high probability of missing a synchronization message on a communication channel with noise due to the need to use a relatively long reference segment and the lack of a mechanism that ensures a complete search of reference segments.

Технической проблемой является высокая вероятность пропуска синхропосылки на канале связи с помехами из-за того, что существующие устройства цикловой синхронизации используют зачетные отрезки большой длинны в условиях отсутствия механизма полного перебора зачетных отрезков на приеме.A technical problem is the high probability of missing a synchronization message on a communication channel with noise due to the fact that existing frame synchronization devices use long test segments in the absence of a mechanism for completely enumerating test segments at reception.

Техническим результатом является повышение вероятности правильной синхронизации (снижение вероятности пропуска синхропосылки) за счет уменьшения длины зачетного отрезка и применения механизма, обеспечивающего более полный перебор зачетных отрезков.The technical result is to increase the probability of correct synchronization (reducing the probability of missing a synchronization message) by reducing the length of the test segment and using a mechanism that ensures a more complete search of test segments.

Техническая проблема решается за счет введения двух ОЛЗ на k - 1 бит (символ), двух сопровождающих матриц, счетчика с порогом на m подряд поступающих логических «1», соединения выхода второго ключа со входом первой ОЛЗ и входом дешифратора, выхода дешифратора с первым управляющим входом второго ключа и управляющим входом первого ключа, входа первой сопровождающей матрицы с выходом первой ОЛЗ, выхода первой сопровождающей матрицы с информационным входом второго ключа и первым информационным входом блока сравнения, входа второй сопровождающей матрицы с выходом первой сопровождающей матрицы, выхода второй сопровождающей матрицы со второй ОЛЗ, выхода второй ОЛЗ со вторым информационным входом блока сравнения, входа счетчика с порогом на m подряд поступающих логических «1» с выходом блока сравнения, выхода счетчика с порогом на m подряд поступающих логических «1» с управляющим входом первого ключа и вторым управляющим входом второго ключа.The technical problem is solved by introducing two OLZs of k - 1 bits (symbol), two accompanying matrices, a counter with a threshold for m consecutive incoming logical “1s”, connecting the output of the second key with the input of the first OLZ and the input of the decoder, the output of the decoder with the first control the input of the second key and the control input of the first key, the input of the first accompanying matrix with the output of the first OLZ, the output of the first accompanying matrix with the information input of the second key and the first information input of the comparison block, the input of the second accompanying matrix with the output of the first accompanying matrix, the output of the second accompanying matrix with the second OLZ, the output of the second OLZ with the second information input of the comparison block, the counter input with a threshold for m consecutive incoming logical “1s” with the output of the comparison block, the counter output with a threshold for m consecutive incoming logical “1s” with the control input of the first key and the second control input second key.

Раскрытие изобретенияDisclosure of the Invention

Задачей изобретения является создание устройства синхронизации на основе матричной обработки рекуррентной последовательности, расширяющего возможность применения каналов связи c сравнительно высокой вероятностью появления ошибок, при сохранении точности синхронизации, защиты от ложной синхронизации и пропуска синхропосылки.The objective of the invention is to create a synchronization device based on matrix processing of a recurrent sequence, expanding the possibility of using communication channels with a relatively high probability of errors, while maintaining synchronization accuracy, protection against false synchronization and missed synchronization messages.

Эта задача решается тем, что «Устройство синхронизации рекуррентной последовательностью с функцией выделения зачетных импульсов в скользящем окне», содержащее соединенные первый ключ, первую ОЛЗ на 1 бит (символ), второй ключ, блок сравнения, вторую ОЛЗ на 1 бит (символ) и дешифратор дополнено первой ОЛЗ на k - 1 бит (символ), которая совместно с первой ОЛЗ на 1 бит (символ) составляют первую ОЛЗ, второй ОЛЗ на k - 1 бит (символ), которая совместно со второй ОЛЗ на 1 бит (символ) составляют вторую ОЛЗ, первой и второй сопровождающими матрицами, счетчиком с порогом на m подряд поступающих логических «1». При этом выполнены соединения выхода второго ключа с входом первой ОЛЗ и входом дешифратора, выхода дешифратора с первым управляющим входом второго ключа и управляющим входом первого ключа, входа первой сопровождающей матрицы с выходом первой ОЛЗ, выхода первой сопровождающей матрицы с информационным входом второго ключа и первым информационным входом блока сравнения, входа второй сопровождающей матрицы с выходом первой сопровождающей матрицы, выхода второй сопровождающей матрицы со второй ОЛЗ, выхода второй ОЛЗ со вторым информационным входом блока сравнения, входа счетчика с порогом на m подряд поступающих логических «1» с выходом блока сравнения, выхода счетчика с порогом на m подряд поступающих логических «1» с управляющим входом первого ключа и вторым управляющим входом второго ключа.This problem is solved by the fact that “A recurrent sequence synchronization device with a function for isolating test pulses in a sliding window” containing connected the first key, the first OLZ for 1 bit (symbol), the second key, a comparison block, the second OLZ for 1 bit (symbol) and the decoder is supplemented with the first OLZ for k - 1 bit (symbol), which together with the first OLZ for 1 bit (symbol) constitutes the first OLZ, the second OLZ for k - 1 bit (symbol), which together with the second OLZ for 1 bit (symbol) make up the second OLZ, the first and second accompanying matrices, a counter with a threshold for m consecutive incoming logical “1s”. In this case, connections are made between the output of the second key and the input of the first OLZ and the input of the decoder, the output of the decoder with the first control input of the second key and the control input of the first key, the input of the first accompanying matrix with the output of the first OLZ, the output of the first accompanying matrix with the information input of the second key and the first information the input of the comparison block, the input of the second accompanying matrix with the output of the first accompanying matrix, the output of the second accompanying matrix from the second OLZ, the output of the second ULZ with the second information input of the comparison block, the input of a counter with a threshold for m consecutive incoming logical “1” with the output of the comparison block, the output a counter with a threshold for m consecutive incoming logical “1s” with the control input of the first key and the second control input of the second key.

Первый ключ представляет собой двувходовый двунаправленный ключ, выполненный на МОП транзисторах р-типа, управляемых сигналами, поступающими на вход С ключа (1 Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: справочник / С.В. Якубовский, Л.И. Ниссельсон, В.И. Кулешова и др.; Под ред. С.В. Якубовского. - М.: Радио и связь, 1990. - 496 с.: ил.) (тип ИМС: 564КТ3).The first switch is a two-input bidirectional switch, made on p -type MOS transistors, controlled by signals arriving at the input C of the switch ( 1 Digital and analogue integrated circuits: reference book / S.V. Yakubovsky, L.I. Nisselson, V.I. Kuleshova and others; Edited by S.V. Yakubovsky. - M.: Radio and Communications, 1990. - 496 pp.: ill.) (IC type: 564KT3).

Первая и вторая линии задержки на 1 бит выполнена на универсальном регистре сдвига с последовательным вводом с последовательной или параллельной записью и последовательным или параллельным выводом считыванием, первый разряд которого является JK-триггером, а остальные разряды построены на D-триггерах равной времени прохождения 1 бита с синхронной частотой1 (тип ИМС: 564ИР9).The first and second delay lines of 1 bit are made on a universal shift register with serial input with serial or parallel writing and serial or parallel reading output, the first bit of which is a JK flip-flop, and the remaining bits are built on D flip-flops equal to the transit time of 1 bit s synchronous frequency 1 (IC type: 564ИР9).

Первая и вторая линии задержки на k-1 бит выполнена на универсальном регистре сдвига с последовательным вводом с последовательной или параллельной записью и последовательным или параллельным выводом считыванием, первый разряд которого является JK-триггером, а остальные разряды построены на D-триггерах, равной времени прохождения k -1 бит с синхронной частотой1 (тип ИМС: 564ИР9).The first and second delay lines of k -1 bits are made on a universal shift register with serial input with serial or parallel writing and serial or parallel reading output, the first bit of which is a JK flip-flop, and the remaining bits are built on D flip-flops, equal to the transit time k -1 bit with synchronous frequency 1 (IC type: 564ИР9).

Второй ключ представляет собой k двувходовых двунаправленных ключей, выполненных на МОП транзисторах р-типа, управляемых сигналами, поступающими на вход С 1 (тип ИМС: 564КТ3).The second key is k two-input bidirectional switches, made on p -type MOS transistors, controlled by signals arriving at input C 1 (IC type: 564KT3).

Дешифратор сигналов представляет собой логические двухвходовые элементы, реализующие функцию "ИЛИ-НЕ" (тип ИМС 564ЛЕ5), логические двухвходовые элементы, реализующие функцию "И-НЕ" (тип ИМС 564ЛА7) и двухступенчатый синхронный D-триггер1 (тип ИМС 564ТМ2).The signal decoder consists of logical two-input elements that implement the "OR-NOT" function (IC type 564LE5), logical two-input elements that implement the "AND-NOT" function (IC type 564LA7) and a two-stage synchronous D -trigger 1 (IC type 564TM2).

Счетчик с порогом на m подряд поступающих логических "1" представляет собой логические двухвходовые элементы, реализующие функцию "ИЛИ-НЕ"1 (тип ИМС 564ЛЕ5), логические двухвходовые элементы, реализующие функцию "И-НЕ"1 (тип ИМС 564ЛА7) и четырехразрядный двоичный счетчик1 (тип ИМС 564ИЕ10).A counter with a threshold for m consecutive incoming logical "1" is a logical two-input elements that implement the function "OR-NOT" 1 (IC type 564LE5), logical two-input elements that implement the function "AND-NOT" 1 (IC type 564LA7) and a four-bit binary counter 1 (IC type 564IE10).

Первая и вторая сопровождающие матрицы представляют собой совокупности двухвходовых схем сложения по mod 21 (тип 564ЛП2) в соответствии с заданным характеристическим многочленом.The first and second accompanying matrices are sets of two-input mod 2 1 addition circuits (type 564LP2) in accordance with a given characteristic polynomial.

Блок сравнения представляет собой k двухвходовых схем сложения по mod 21 (тип 564ЛП2) и логические двухвходовые элементы, реализующие функцию "ИЛИ-НЕ"1 (тип ИМС 564ЛЕ5).The comparison block consists of k two-input addition circuits mod 2 1 (type 564LP2) and two-input logical elements that implement the "OR-NOT" function 1 (type IC 564LE5).

Перечисленная новая совокупность существенных признаков обеспечивает снижение вероятности пропуска синхропосылки на каналах связи с помехами и как следствие повышение вероятности правильной синхронизации за счет существенного уменьшения длины зачетного отрезка и применения механизма, обеспечивающего более полный перебор зачетных отрезков.The listed new set of essential features ensures a reduction in the probability of missing a synchronization message on communication channels with interference and, as a consequence, an increase in the probability of correct synchronization due to a significant reduction in the length of the test segment and the use of a mechanism that ensures a more complete search of the test segments.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие условию патентоспособности «новизна».The analysis of the level of technology allowed us to establish that there are no analogues characterized by a set of features identical to all the features of the claimed technical solution, which indicates compliance with the patentability condition “novelty”.

Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного объекта, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».The results of a search for known solutions in this and related fields of technology in order to identify features that coincide with the features of the claimed object that are distinctive from the prototype, showed that they do not follow explicitly from the prior art. The prior art also does not reveal the impact of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention on achieving the specified technical result. Therefore, the claimed invention meets the patentability requirement of “inventive step”.

Описание чертежейDescription of drawings

Заявляемое устройство поясняется чертежами:The claimed device is illustrated by drawings:

фиг. 1 - структурная схема приемной стороны устройства синхронизации на основе матричной обработки рекуррентной последовательности.fig. 1 is a block diagram of the receiving side of a synchronization device based on matrix processing of a recurrent sequence.

фиг. 2 - полученные на основе формулы зависимости вероятности правильного выделения зачетного отрезка от величины зачетного отрезка при размере генератора РП 5 бит и основании кода 2.fig. 2 - obtained on the basis of the formula for the dependence of the probability of correct allocation of a credit segment on the value of the credit segment with a RP generator size of 5 bits and a code base of 2.

фиг. 3 - полученные на основе формулы зависимости вероятности неправильной синхронизации по сигналу синхропосылки с ошибками от величины зачетного отрезка при размере генератора РП 5 бит и основании кода 2.fig. 3 - obtained on the basis of the formula of the dependence of the probability of incorrect synchronization on a synchronization signal with errors on the value of the test segment with a RF generator size of 5 bits and a code base of 2.

фиг. 4 - экспериментальные зависимости вероятности правильного выделения зачетного отрезка от величины зачетного отрезка при размере генератора РП 5 бит и основании кода 2.fig. 4 - experimental dependences of the probability of correct selection of a credit segment on the value of a credit segment with a RP generator size of 5 bits and a code base of 2.

Предложенное устройство содержит: первый ключ (1), первую ОЛЗ (2), первую ОЛЗ на 1 бит (символ) (3), первую ОЛЗ на k - 1 бит (символ) (4), второй ключ (5), дешифратор (6), счетчик с порогом на m подряд поступающих логических "1" (7), первую сопровождающую матрицу (8), вторую сопровождающую матрицу (9), вторую ОЛЗ (10), вторую ОЛЗ на 1 бит (символ) (11), вторую ОЛЗ на k - 1 бит (символ) (12), блок сравнения (13). К выходу из канала связи подключены последовательно первый ключ (1), первая ОЛЗ (2), состоящей из первой ОЛЗ на 1 бит (символ) (3) и первой ОЛЗ на k - 1 бит (символ) (4), вход которой соединен с выходом второго ключа (5) и дешифратором (6), подключенным своим выходом к первому управляющему входу второго ключа (5) и управляющий входом первого ключа (1), а также введены первая сопровождающая матрица (8), вход которой соединен с выходом первой одноканальной линии задержки (2), а выход соединен с информационным входом второго ключа (5), первым информационным входом блока сравнения (13) и входом второй сопровождающей матрицы (9), выход которой соединен со второй одноканальной линией задержки (10), состоящей из второй одноканальной линии задержки на 1 бит (11) и введенной второй одноканальной линией задержки на k - 1 бит (12), и соединенной со вторым информационным входом блока сравнения (13), счетчик с порогом на m подряд поступающих логических "1" (7), на вход которого поступает сигнал с выхода блока сравнения (13), а выход соединен с управляющим входом первого ключа (1) и вторым управляющим входом второго ключа (5).The proposed device contains: the first key (1), the first OLZ (2), the first OLZ for 1 bit (symbol) (3), the first OLZ for k - 1 bit (symbol) (4), the second key (5), decoder ( 6), a counter with a threshold for m consecutive incoming logical “1s” (7), the first accompanying matrix (8), the second accompanying matrix (9), the second LZ (10), the second LZ for 1 bit (symbol) (11), second OLZ for k - 1 bit (symbol) (12), comparison block (13). The first key (1), the first OLZ (2), consisting of the first 1 bit OLZ (symbol) (3) and the first k - 1 bit OLZ (symbol) (4), the input of which is connected, are connected in series to the output of the communication channel with the output of the second key (5) and the decoder (6), connected with its output to the first control input of the second key (5) and the control input of the first key (1), and also the first accompanying matrix (8), the input of which is connected to the output of the first single-channel delay line (2), and the output is connected to the information input of the second key (5), the first information input of the comparison block (13) and the input of the second accompanying matrix (9), the output of which is connected to the second single-channel delay line (10), consisting of the second single-channel delay line of 1 bit (11) and the introduced second single-channel delay line of k - 1 bit (12), and connected to the second information input of the comparison block (13), a counter with a threshold for m consecutive incoming logical "1" (7 ), the input of which receives a signal from the output of the comparison block (13), and the output is connected to the control input of the first key (1) and the second control input of the second key (5).

Величина m счетчика с порогом на m подряд поступающих логических "1" выбирается в соответствии с требованиями, предъявляемыми к величине в условиях помеховой обстановки в канале связи, но не менее, чем 1. В большинстве случаев величину m устанавливают сопоставимой с размером ОЛЗ (k).The value m of a counter with a threshold for m consecutive incoming logical “1s” is selected in accordance with the requirements for the value in conditions of interference in the communication channel, but not less than 1. In most cases, the value of m is set comparable to the size of the OLZ ( k ).

Размер ОЛЗ (k) устанавливают равным размеру ЛРР, формирующему синхропосылку на передаче. Размер ЛРР выбирается исходя из требований к устройству синхронизации в аппаратуре передачи данных, например, время вхождения в синхронизм.The size of the OLZ ( k ) is set equal to the size of the LRR that forms the synchronization message in transmission. The size of the LRR is selected based on the requirements for the synchronization device in the data transmission equipment, for example, the time to acquire synchronization.

Промышленное применение изобретения обусловлено тем, что оно может быть осуществлено с помощью современной элементной базы с достижением указанного в изобретении назначения.The industrial application of the invention is due to the fact that it can be implemented using modern components to achieve the purpose specified in the invention.

Экспериментальная проверка характеристик устройства синхронизации на основе матричной обработки рекуррентной последовательности была выполнена на ЭВМ в среде объектно-ориентированного программирования RStudio на языке программирования R и дала положительный результат. При моделировании 10 000 повторений выявлено, что экспериментальные зависимости вероятности правильного выделения зачетного отрезка от величины зачетного отрезка (фиг. 4) соответствуют теоретическим, полученным на основании формулы (фиг. 2). Следовательно, при уменьшении зачетного отрезка значительно возрастает вероятность правильной синхронизации. При этом, вероятность неправильной синхронизации по сигналу синхропосылки с ошибками (фиг. 3) не оказывает существенного влияния на вероятность правильной синхронизации ввиду своей малости.An experimental test of the characteristics of a synchronization device based on matrix processing of a recurrent sequence was carried out on a computer in the object-oriented programming environment RStudio in the R programming language and gave a positive result. When modeling 10,000 repetitions, it was revealed that the experimental dependences of the probability of correctly selecting a scoring segment on the value of the scoring segment (Fig. 4) correspond to the theoretical ones obtained on the basis of the formula (Fig. 2). Consequently, as the offset distance decreases, the likelihood of correct synchronization increases significantly. At the same time, the probability of incorrect synchronization using a synchronization signal with errors (Fig. 3) does not have a significant impact on the probability of correct synchronization due to its smallness.

Принцип работы предложенного устройства заключается в использовании регистра сдвига, работающего в последовательно-параллельном режиме, с подключенной к нему матрицей, что позволяет обнаружить ошибки на рекуррентной последовательности за один сдвиг регистров.The operating principle of the proposed device is to use a shift register operating in serial-parallel mode with a matrix connected to it, which makes it possible to detect errors in a recurrent sequence in one register shift.

Технический результат по значительному уменьшению длины зачетного отрезка достигнут за счет замены последовательного поэлементного анализа рекуррентной последовательности с ошибками на выходном регистре, реализованного в регистре сдвига с линейной обратной связью по закону характеристического многочлена, на параллельный анализ со всех выходов регистров первой ОЛЗ за один такт предложенного устройства.The technical result of significantly reducing the length of the test segment was achieved by replacing the sequential element-by-element analysis of a recurrent sequence with errors in the output register, implemented in a shift register with linear feedback according to the law of the characteristic polynomial, with parallel analysis from all register outputs of the first OLZ in one clock cycle of the proposed device .

Изначально устройство синхронизации работает в последовательно- параллельном режиме. Первый ключ (1) замкнут, второй (5) - разомкнут. Входной сигнал (комбинация двоичных единичных символов) на текущем такте работы устройства синхронизации (t) последовательно через первый ключ (1) поступает на первую ОЛЗ (2) и записывается в ее регистры, далее, значения с k регистров первой ОЛЗ (2) двоичные символы поступают в первую сопровождающую матрицу (8), где вычисляются значения регистров первой ОЛЗ (2) на следующем такте работы (t + 1), которые затем поступают на вход блока сравнения (13) и вход второй сопровождающей матрицы (10), где вычисляется значение регистров первой ОЛЗ (2) на (t + 2) такте работы устройства синхронизации. Значения, вычисленные во второй сопровождающей матрице (9), поступают на вход второй ОЛЗ (10), где они сохраняются на один такт. На следующем такте работы (t + 1) на вход блока сравнения (13) поступят цифровые символы с регистров первой ОЛЗ (2) с выхода второй ОЛЗ (10) и выхода первой сопровождающей матрицы (8), которые совпадут в случае, если во входном сигнале нет ошибок. При совпадении входных сигналов на выходе схемы сравнения (13) появится логический сигнал «1», подающийся на вход счетчика с порогом на m подряд последовательно поступающих логических «1» (7), который в случае накопления m подряд логических «1» размыкает первый ключ (1) и замыкает второй ключ (5). Таким образом устройство переходит в параллельно-параллельный режим работы, а именно цифровые символы с регистров первой ОЛЗ (2) поступают на первую сопровождающую матрицу (8), где вычисляются состояния регистров первой ОЛЗ (2) на следующем такте, которые затем через второй ключ (5) записываются в соответствующие регистры первой ОЛЗ (2) и также поступают на вход дешифратора (6). В случае совпадения поступившей на вход дешифратора кодовой комбинации с комбинацией дешифратора (6) выделяется сигнал цикловой синхронизации, являющийся результатом работы устройства и переводящий устройство в исходное состояние (замыкает первый ключ (1) и размыкает второй ключ (5)).Initially, the synchronization device operates in serial-parallel mode. The first key (1) is closed, the second (5) is open. The input signal (a combination of binary single symbols) at the current clock cycle of the synchronization device ( t ) sequentially through the first key (1) enters the first OLZ (2) and is written into its registers, then the values from k registers of the first OLZ (2) binary symbols enter the first accompanying matrix (8), where the values of the registers of the first OLZ (2) are calculated at the next operating cycle ( t + 1), which then enter the input of the comparison block (13) and the input of the second accompanying matrix (10), where the value is calculated registers of the first OLZ (2) at ( t + 2) clock cycle of the synchronization device. The values calculated in the second accompanying matrix (9) are supplied to the input of the second LZ (10), where they are stored for one clock cycle. At the next operating cycle ( t + 1), the input of the comparison block (13) will receive digital symbols from the registers of the first OLZ (2) from the output of the second OLZ (10) and the output of the first accompanying matrix (8), which will coincide if in the input there are no errors in the signal. If the input signals coincide, a logical signal “1” will appear at the output of the comparison circuit (13), supplied to the input of the counter with a threshold of m consecutively arriving logical “1s” (7), which, in the event of an accumulation of m consecutive logical “1s”, opens the first switch (1) and closes the second key (5). Thus, the device switches to a parallel-parallel operating mode, namely, digital symbols from the registers of the first OLZ (2) arrive at the first accompanying matrix (8), where the states of the registers of the first OLZ (2) are calculated at the next clock cycle, which are then calculated through the second key ( 5) are written to the corresponding registers of the first OLZ (2) and are also supplied to the input of the decoder (6). If the code combination received at the input of the decoder matches the combination of the decoder (6), a cyclic synchronization signal is released, which is the result of the device’s operation and transfers the device to its initial state (closes the first key (1) and opens the second key (5)).

Изобретение за счет уменьшения длины зачетного отрезка и реализации функции более полного перебора зачетных отрезков расширяет возможность применения каналов связи c различной частотой следования ошибок, при сохранении точности синхронизации, защиты от ложной синхронизации и пропуска синхропосылки. Графики, представленные на фиг. 2 и 4, подтверждают возрастание вероятности правильного выделения ЗОТ () при уменьшении длины ЗОТ и фиксированной вероятности ошибки в двоичном симметричном канале связи (p), а вероятность неправильной синхронизации по сигналу синхропосылки с ошибками () на несколько порядков ниже (фиг. 3).By reducing the length of the test segment and implementing the function of more complete enumeration of test segments, the invention expands the possibility of using communication channels with different error rates, while maintaining synchronization accuracy, protection against false synchronization and missed synchronization messages. The graphs presented in Fig. 2 and 4, confirm the increase in the probability of correct isolation of OST ( ) with a decrease in the length of the EP and a fixed probability of error in a binary symmetrical communication channel ( p ), and the probability of incorrect synchronization using a synchronization signal with errors ( ) several orders of magnitude lower (Fig. 3).

Claims (1)

Устройство синхронизации, содержащее соединенные первую одноканальную линию задержки (ОЛЗ) на один бит, первый ключ, блок сравнения, второй ключ, вторую одноканальную линию задержки (ОЛЗ) на один бит и дешифратор сигналов, для реализации матричной обработки рекуррентной последовательности, отличающееся тем, что дополнено введением двух ОЛЗ на k – 1 бит (символ), двух сопровождающих матриц, счетчика с порогом на m подряд поступающих логических «1», соединения выхода второго ключа со входом первой ОЛЗ и входом дешифратора, выхода дешифратора с первым управляющим входом второго ключа и управляющим входом первого ключа, входа первой сопровождающей матрицы с выходом первой ОЛЗ, выхода первой сопровождающей матрицы с информационным входом второго ключа и первым информационным входом блока сравнения, входа второй сопровождающей матрицы с выходом первой сопровождающей матрицы, выхода второй сопровождающей матрицы со второй ОЛЗ, выхода второй ОЛЗ со вторым информационным входом блока сравнения, входа счетчика с порогом на m подряд поступающих логических «1» с выходом блока сравнения, выхода счетчика с порогом на m подряд поступающих логических «1» с управляющим входом первого ключа и вторым управляющим входом второго ключа. A synchronization device containing a connected first single-channel delay line (SDL) for one bit, a first key, a comparison unit, a second key, a second single-channel delay line (SDL) for one bit and a signal decoder for implementing matrix processing of a recurrent sequence, characterized in that supplemented by the introduction of two OLZs of k – 1 bits (symbol), two accompanying matrices, a counter with a threshold for m consecutive incoming logical “1s”, connection of the output of the second key with the input of the first OLZ and the input of the decoder, the output of the decoder with the first control input of the second key and the control input of the first key, the input of the first accompanying matrix with the output of the first OLZ, the output of the first accompanying matrix with the information input of the second key and the first information input of the comparison block, the input of the second accompanying matrix with the output of the first accompanying matrix, the output of the second accompanying matrix with the second OLZ, the output of the second OLZ with the second information input of the comparison block, the counter input with a threshold of m consecutive incoming logical “1s” with the output of the comparison block, the counter output with a threshold of m consecutive incoming logical “1s” with the control input of the first key and the second control input of the second key.
RU2023115460A 2023-06-14 Synchronization device based on matrix processing of recurrent sequence RU2803318C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2803318C1 true RU2803318C1 (en) 2023-09-12

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2820053C1 (en) * 2023-12-06 2024-05-28 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации Device for divergent decoding of linear recurrent sequence segments

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6798855B1 (en) * 1997-07-30 2004-09-28 Siemens Aktiengesellschaft Method and arrangement for fast synchronization of two carrier signals
EP1138136B1 (en) * 1998-12-08 2004-10-06 Ericsson Inc. Synchronization tracking method
RU2486682C2 (en) * 2011-07-26 2013-06-27 Государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) Apparatus for synchronising pseudorandom sequence with error correction function
RU2553089C2 (en) * 2013-04-22 2015-06-10 Государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) Device for synchronising recurrent sequence with function for selecting test pulses in sliding window

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6798855B1 (en) * 1997-07-30 2004-09-28 Siemens Aktiengesellschaft Method and arrangement for fast synchronization of two carrier signals
EP1138136B1 (en) * 1998-12-08 2004-10-06 Ericsson Inc. Synchronization tracking method
RU2486682C2 (en) * 2011-07-26 2013-06-27 Государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) Apparatus for synchronising pseudorandom sequence with error correction function
RU2553089C2 (en) * 2013-04-22 2015-06-10 Государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) Device for synchronising recurrent sequence with function for selecting test pulses in sliding window

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2820053C1 (en) * 2023-12-06 2024-05-28 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации Device for divergent decoding of linear recurrent sequence segments
RU2820337C1 (en) * 2023-12-28 2024-06-03 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации Device for synchronization based on matrix processing and decimation of recurrent sequence

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5081645A (en) Novel spread spectrum codec apparatus and method
US4506372A (en) Method and apparatus for recognizing in a receiver the start of a telegram signal consisting of a bit impulse sequence
JPS6053492B2 (en) Wireless communication system function control device
JPH04284753A (en) Crc arithmetic method and hec synchronization device in atm exchange system
US6288656B1 (en) Receive deserializer for regenerating parallel data serially transmitted over multiple channels
EP4125230A1 (en) Low latency network device and method for treating received serial data
EP0212327B1 (en) Digital signal transmission system having frame synchronization operation
WO2010026448A1 (en) Method and apparatus for transmitting data
RU2803318C1 (en) Synchronization device based on matrix processing of recurrent sequence
US3330909A (en) Pulse communication system
WO1992017970A1 (en) Channel codec apparatus and method utilizing flat codes
US3065303A (en) Input i
JPH09186670A (en) Slot reception synchronizing circuit
RU2271069C2 (en) Method and circuit for synchronous data reception during high-speed data transfer from subscriber to central point in optical data transfer system
US20020037030A1 (en) Digital matched filter despreading received signal and mobile wireless Terminal using digital matched filter
RU2820337C1 (en) Device for synchronization based on matrix processing and decimation of recurrent sequence
RU2820053C1 (en) Device for divergent decoding of linear recurrent sequence segments
EP0124576B1 (en) Apparatus for receiving high-speed data in packet form
US3562433A (en) Digital speech plus telegraph system
RU2580806C2 (en) DEVICE SYNCHRONIZATION BASED ON THE COMBINED APPLICATION OF THE DUAL BASIS OF GF (2k) AND ALLOCATION OF "SLIDING WINDOW" ERRORS
JP2020068458A (en) Receiving device and transmission/reception system
RU2553089C2 (en) Device for synchronising recurrent sequence with function for selecting test pulses in sliding window
RU2621181C1 (en) Cycle synchronization method with dynamic addressing recipient
RU2127943C1 (en) Error protective device
RU2206181C1 (en) Data coding/decoding device