RU2829154C2 - System for transmitting data by orthogonal code sequences and two-stage phase synchronization - Google Patents

System for transmitting data by orthogonal code sequences and two-stage phase synchronization Download PDF

Info

Publication number
RU2829154C2
RU2829154C2 RU2022116058A RU2022116058A RU2829154C2 RU 2829154 C2 RU2829154 C2 RU 2829154C2 RU 2022116058 A RU2022116058 A RU 2022116058A RU 2022116058 A RU2022116058 A RU 2022116058A RU 2829154 C2 RU2829154 C2 RU 2829154C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
phase
generator
inputs
Prior art date
Application number
RU2022116058A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2022116058A (en
Inventor
Владимир Владимирович Зеленевский
Максим Сергеевич Черноусов
Юрий Владимирович Зеленевский
Александр Владимирович Попов
Original Assignee
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Filing date
Publication date
Application filed by ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ filed Critical ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Publication of RU2022116058A publication Critical patent/RU2022116058A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2829154C2 publication Critical patent/RU2829154C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention relates to data transmission means. Disclosed is a data transmission system, which comprises two phase modulators 8, 10, where the output signal modulates the carrier frequency of a harmonic oscillation, and then modulated by pseudorandom sequence generator signal 11, wherein the length of the pseudorandom sequence is equal to n = M, two multipliers 13, 16, phase-locked loop 14, a delay tracking circuit 18 and phase demodulator 15.
EFFECT: high reliability of receiving a radio signal owing to use of code data multiplexing and correlation decoding, two-stage phase modulation of a carrier wave with a multilevel group signal, which enables to realize coherent reception as a whole.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области техники радиосвязи и может быть использовано в системах передачи данных повышенной помехоустойчивости за счет применения помехоустойчивого уплотнения ортогональными двоичными последовательностями и их корреляционным декодированием, двухступенчатой фазовой модуляции несущего колебания многоуровневым групповым сигналом, позволяющими реализовать когерентный прием сигнала в целом.The invention relates to the field of radio communication technology and can be used in data transmission systems with increased noise immunity due to the use of noise-immune multiplexing by orthogonal binary sequences and their correlation decoding, two-stage phase modulation of the carrier oscillation by a multi-level group signal, making it possible to implement coherent reception of the signal as a whole.

Из уровня техники известна система передачи данных с множественным доступом и кодовым разделением каналов связи, передающая сторона которой состоит из: информационных модуляторов, первый вход которых соединен с источником информации, а второй - с генератором несущей частоты; устройств умножения, первый вход которых соединен с выходом информационных модуляторов, а второй - с выходом генератора кодовой последовательности; суммирующего устройства, входы которого соединены с выходами устройств умножения. Приемная сторона системы передачи с множественным доступом и кодовым разделением каналов связи состоит из: устройства умножения, первый вход которого соединен с выходом суммирующего устройства, а второй - с генератором кодовой последовательности; информационного демодулятора, вход которого соединен с выходом устройства умножения [Скляр, Бернард. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр.: Пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильяме», 2007. - с. 783].A data transmission system with multiple access and code division multiplexing is known from the prior art, the transmitting side of which consists of: information modulators, the first input of which is connected to the information source, and the second to the carrier frequency generator; multiplier devices, the first input of which is connected to the output of the information modulators, and the second to the output of the code sequence generator; a summing device, the inputs of which are connected to the outputs of the multiplier devices. The receiving side of the transmission system with multiple access and code division multiplexing consists of: a multiplier device, the first input of which is connected to the output of the summing device, and the second to the code sequence generator; an information demodulator, the input of which is connected to the output of the multiplier device [Sklyar, Bernard. Digital Communications. Theoretical Foundations and Practical Application. 2nd ed., corrected: Transl. from English. - M .: Williams Publishing House, 2007. - p. 783].

Недостатком данного известного устройства передачи данных является отсутствие помехоустойчивого вида модуляции группового сигнала и отсутствие помехоустойчивого декодера группового сигнала.The disadvantage of this known data transmission device is the absence of a noise-resistant type of modulation of the group signal and the absence of a noise-resistant decoder of the group signal.

Наиболее близким к предполагаемому известным техническим решением является система передачи данных ортогональными кодами, состоящая из: суммирующего устройства, формирующего фильтра, вход которого соединен с выходом суммирующего устройства, амплитудно-импульсного модулятора, первый вход которого соединен с выходом формирующего фильтра, второй вход - с выходом генератора гармонических колебаний, а выход соединен с входом радиолинии, регистра сдвига передатчика, М сумматоров по модулю два, формирователя ортогональных двоичных последовательностей, М формирователей полярного кода, демодулятора радиосигнала, М корреляционных декодеров, формирователя ортогональных двоичных последовательностей в полярном коде, регистра сдвига приемника, регистра сдвига передатчика, вход которого соединен с выходом источника двоичных данных в последовательном коде, сумматоров по модулю два, первые входы которых соединены с выходами регистра сдвига передатчика, вторые входы - с выходами формирователя ортогональных двоичных последовательностей, М формирователей полярного кода, входы которых соединены с выходами сумматоров по модулю два, а выходы - с входами суммирующего устройства, демодулятора радиосигнала, вход которого соединен с выходом радиолинии, М корреляционных декодеров, первые входы которых соединены с выходами демодулятора сигнала, вторые входы - с выходами формирователя ортогональных двоичных последовательностей в полярном коде, регистра сдвига приемника, входы которого соединены с выходами корреляционных декодеров, а выход - с входом получателя данных [патент RU 2714606, 2020 г.].The closest known technical solution to the proposed one is a data transmission system using orthogonal codes, consisting of: a summing device, a shaping filter, the input of which is connected to the output of the summing device, a pulse-amplitude modulator, the first input of which is connected to the output of the shaping filter, the second input to the output of the harmonic oscillation generator, and the output is connected to the input of the radio link, a transmitter shift register, M adders modulo two, a generator of orthogonal binary sequences, M polar code generators, a radio signal demodulator, M correlation decoders, a generator of orthogonal binary sequences in a polar code, a receiver shift register, a transmitter shift register, the input of which is connected to the output of a binary data source in a serial code, summers modulo two, the first inputs of which are connected to the outputs of the transmitter shift register, the second inputs to the outputs of the generator of orthogonal binary sequences, M polar code generators, the inputs of which are connected to the outputs of the adders modulo two, and the outputs to the inputs of the adder, a radio signal demodulator, the input of which is connected to the output of the radio line, M correlation decoders, the first inputs of which are connected to the outputs of the signal demodulator, the second inputs to the outputs of the generator of orthogonal binary sequences in the polar code, a receiver shift register, the inputs of which are connected to the outputs of the correlation decoders, and the output to the input of the data receiver [patent RU 2714606, 2020].

Недостаток прототипа проявляется в том, что используемая амплитудно-импульсная модуляция обладает низкой помехоустойчивостью, так как не позволяет реализовать когерентный прием сигнала в целом и обеспечить тактовую самосинхронизацию принимаемого сигнала.The disadvantage of the prototype is that the amplitude-pulse modulation used has low noise immunity, since it does not allow for the implementation of coherent reception of the signal as a whole and does not ensure clock self-synchronization of the received signal.

Технической задачей изобретения является повышение помехоустойчивости системы передачи данных, уменьшение вероятности битовой ошибки Pb при фиксированном отношении сигнал/шум на бит hb 2=const, а также обеспечение тактовой самосинхронизации приемного сигнала.The technical task of the invention is to increase the noise immunity of a data transmission system, reduce the probability of a bit error P b with a fixed signal-to-noise ratio per bit h b 2 = const, and also ensure clock self-synchronization of the receiving signal.

Технический результат изобретения состоит в том, что повышается достоверность приема радиосигнала за счет использования фазовой модуляции несущей групповым многоуровневым сигналом и псевдослучайной n=М - разрядной последовательностью, что позволяет реализовать на приемной стороне когерентный прием группового сигнала и тактовой самосинхронизации принимаемого сигнала.The technical result of the invention consists in increasing the reliability of radio signal reception by using phase modulation of the carrier by a group multi-level signal and a pseudo-random n=M-bit sequence, which makes it possible to implement coherent reception of a group signal and clock self-synchronization of the received signal on the receiving side.

Сущность изобретения заключается в том, что кроме известных элементов системы, а именно: суммирующего устройства, формирующего фильтра, вход которого соединен с выходом суммирующего устройства, амплитудно-импульсного модулятора, первый вход которого соединен с выходом формирующего фильтра, второй вход - с выходом генератора гармонических колебаний, а выход соединен с входом радиолинии, регистра сдвига передатчика, М сумматоров по модулю два, формирователя ортогональных двоичных последовательностей, М формирователей полярного кода, демодулятора радиосигнала, М корреляционных декодеров, формирователя ортогональных двоичных последовательностей в полярном коде, регистра сдвига приемника, регистра сдвига передатчика, вход которого соединен с выходом источника двоичных данных в последовательном коде, сумматоров по модулю два, первые входы которых соединены с выходами регистра сдвига передатчика, вторые входы - с выходами формирователя ортогональных двоичных последовательностей, М формирователей полярного кода, входы которых соединены с выходами сумматоров по модулю два, а выходы - с входами суммирующего устройства, демодулятора радиосигнала, вход которого соединен с выходом радиолинии, М корреляционных декодеров, первые входы которых соединены с выходами демодулятора сигнала, вторые входы - с выходами формирователя ортогональных двоичных последовательностей в полярном коде, регистра сдвига приемника, входы которого соединены с выходами корреляционных декодеров, а выход - с входом получателя данных, в нее введены: на передающей стороне - два фазовых модулятора, генератор псевдослучайной последовательности передатчика, генератор тактовых импульсов, при этом первый вход первого фазового модулятора соединен с выходом формирующего фильтра, а второй вход с выходом генератора гармонических колебаний, первый вход второго фазового модулятора соединен с выходом первого фазового модулятора, а второй вход с выходом генератора псевдослучайной последовательности, выходы генератора тактовых импульсов соединены со вторым входом регистра сдвига передатчика, с входом формирователя ортогональных сигналов двоичных последовательностей и с входом генератора псевдослучайной последовательности передатчика, выход второго фазового модулятора соединен с входом радиолинии; на приемной стороне - два перемножителя, блок фазовой автоподстройки частоты, фазовый демодулятор, генератор псевдослучайной последовательности приемника, схема слежения за задержкой, генератор тактовых импульсов, при этом первые входы первого и второго перемножителя соединены с выходом радиолинии, вход блока фазовой автоподстройки частоты соединен с выходом первого перемножителя, первый вход фазового демодулятора соединен с выходом блока фазовой автоподстройки частоты, а второй вход - с выходом первого перемножителя, выход блока фазовой автоподстройки частоты соединен со вторым входом второго перемножителя, выход генератора псевдослучайной последовательности приемника соединен со вторым входом первого перемножителя и со вторым входом схемы слежения за задержкой, первый вход которой соединен с выходом второго перемножителя, вход генератора тактовых импульсов соединен с выходом схемы слежения за задержкой, а выход - с выходом генератора псевдослучайной последовательности, входом формирователя ортогональных двоичных последовательностей в полярном коде и М+1 входом регистра сдвига приемника.The essence of the invention lies in the fact that in addition to the known elements of the system, namely: a summing device, a shaping filter, the input of which is connected to the output of the summing device, a pulse-amplitude modulator, the first input of which is connected to the output of the shaping filter, the second input - to the output of the harmonic oscillation generator, and the output is connected to the input of the radio line, a transmitter shift register, M adders modulo two, a generator of orthogonal binary sequences, M polar code generators, a radio signal demodulator, M correlation decoders, a generator of orthogonal binary sequences in a polar code, a receiver shift register, a transmitter shift register, the input of which is connected to the output of a binary data source in a serial code, modulo two adders, the first inputs of which are connected to the outputs of the transmitter shift register, the second inputs - to the outputs of the generator of orthogonal binary sequences, M polar code formers, the inputs of which are connected to the outputs of the adders modulo two, and the outputs to the inputs of the adder, a radio signal demodulator, the input of which is connected to the output of the radio link, M correlation decoders, the first inputs of which are connected to the outputs of the signal demodulator, the second inputs to the outputs of the former of orthogonal binary sequences in the polar code, a receiver shift register, the inputs of which are connected to the outputs of the correlation decoders, and the output to the input of the data receiver, into it are introduced: on the transmitting side - two phase modulators, a transmitter pseudo-random sequence generator, a clock pulse generator, wherein the first input of the first phase modulator is connected to the output of the shaping filter, and the second input to the output of the harmonic oscillation generator, the first input of the second phase modulator is connected to the output of the first phase modulator, and the second input to the output of the pseudo-random sequence generator, the outputs of the clock pulse generator are connected with the second input of the transmitter shift register, with the input of the binary sequence orthogonal signal generator and with the input of the transmitter pseudo-random sequence generator, the output of the second phase modulator is connected to the input of the radio line; on the receiving side - two multipliers, a phase-locked loop unit, a phase demodulator, a receiver pseudo-random sequence generator, a delay tracking circuit, a clock pulse generator, wherein the first inputs of the first and second multipliers are connected to the output of the radio link, the input of the phase-locked loop unit is connected to the output of the first multiplier, the first input of the phase demodulator is connected to the output of the phase-locked loop unit, and the second input is connected to the output of the first multiplier, the output of the phase-locked loop unit is connected to the second input of the second multiplier, the output of the receiver pseudo-random sequence generator is connected to the second input of the first multiplier and to the second input of the delay tracking circuit, the first input of which is connected to the output of the second multiplier, the input of the clock pulse generator is connected to the output of the delay tracking circuit, and the output is connected to the output of the pseudo-random sequence generator, the input of the generator of orthogonal binary sequences in a polar code and M+1 is the input of the receiver shift register.

На фиг. 1 представлена структурная схема системы передачи данных ортогональными кодами и двухступенчатой фазовой модуляцией сигнала, на фиг. 2 представлена таблица зависимостей вероятностей Pb=ƒ(hb 2).Fig. 1 shows a structural diagram of a data transmission system using orthogonal codes and two-stage phase modulation of a signal; Fig. 2 shows a table of probability dependencies P b =ƒ(h b 2 ).

В структурной схеме системы передачи данных ортогональными кодами и двухступенчатой фазовой модуляцией сигнала, представленной на фиг. 1, введены следующие обозначения:In the structural diagram of the data transmission system using orthogonal codes and two-stage phase modulation of the signal, shown in Fig. 1, the following designations are introduced:

1 - М-разрядный регистр сдвига передатчика;1 - M-bit transmitter shift register;

2 - М сумматоров по модулю два;2 - M adders modulo two;

3 - формирователь ортогональных двоичных М-разрядных последовательностей в двоичном коде;3 - generator of orthogonal binary M-bit sequences in binary code;

4 - М формирователей полярного кода;4 - M polar code generators;

5 - генератор тактовых импульсов;5 - clock pulse generator;

6 - суммирующее устройство;6 - summing device;

7 - формирующий фильтр;7 - shaping filter;

8 - фазовый модулятор первый;8 - first phase modulator;

9 - генератор гармонических колебаний;9 - harmonic oscillation generator;

10 - фазовый модулятор второй;10 - second phase modulator;

11 - генератор n=М-разрядной псевдослучайной последовательности передатчика;11 - generator of n=M-bit pseudo-random sequence of the transmitter;

12 - радиолиния;12 - radio line;

13 - первый перемножитель;13 - first multiplier;

14 - блок фазовой автоподстройки частоты;14 - phase-locked loop block;

15 - фазовый демодулятор;15 - phase demodulator;

16 - второй перемножитель;16 - second multiplier;

17 - генератор n=М-разрядной двоичной псевдослучайной последовательности приемника;17 - generator of n=M-bit binary pseudo-random sequence of the receiver;

18 - схема слежения за задержкой псевдослучайной последовательности;18 - pseudo-random sequence delay monitoring circuit;

19 - управляемый генератор тактовых импульсов;19 - controlled clock pulse generator;

20 - М корреляционных декодеров;20 - M correlation decoders;

21 - формирователь ортогональных двоичных М-разрядных последовательностей в двоичном коде;21 - generator of orthogonal binary M-bit sequences in binary code;

22 - М-разрядный регистр сдвига приемника.22 - M-bit receiver shift register.

При этом на передающей стороне первый вход М-разрядного регистра сдвига передатчика 1 соединен с выходом источника двоичных данных в последовательном коде, а второй вход - с выходом генератора тактовых импульсов 5, первые входы сумматоров по модулю два соединены с выходами регистра сдвига передатчика, а вторые входы - с выходами ортогональных двоичных последовательностей 3, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов. Выходы сумматоров по модулю два соединены со входами М формирователей полярного кода 4, выходы которых соединены с входами суммирующего устройства 6, выход которого соединен с первым входом первого фазового модулятора 8, второй вход которого соединен с выходом генератора гармонических колебаний 9. Выход первого фазового модулятора соединен с первым входом второго фазового модулятора 10, второй вход которого соединен с выходом генератора псевдослучайной последовательности передатчика 11, вход которого соединен с выходом генератор тактовых импульсов, а выход фазового модулятора второго соединен с входом радиолинии 12.In this case, on the transmitting side, the first input of the M-bit shift register of the transmitter 1 is connected to the output of the binary data source in serial code, and the second input is connected to the output of the clock pulse generator 5, the first inputs of the modulo two adders are connected to the outputs of the shift register of the transmitter, and the second inputs are connected to the outputs of the orthogonal binary sequences 3, the input of which is connected to the output of the clock pulse generator. The outputs of the adders modulo two are connected to the inputs of the M polar code generators 4, the outputs of which are connected to the inputs of the adder 6, the output of which is connected to the first input of the first phase modulator 8, the second input of which is connected to the output of the harmonic oscillation generator 9. The output of the first phase modulator is connected to the first input of the second phase modulator 10, the second input of which is connected to the output of the pseudo-random sequence generator of the transmitter 11, the input of which is connected to the output of the clock pulse generator, and the output of the second phase modulator is connected to the input of the radio line 12.

На приемной стороне выход радиолинии соединен с первым входом первого перемножителя 13, выход которого соединен с входом блока фазовой автоподстройки частоты 14, выход которого соединен с первым входом фазового демодулятора группового многоуровневого сигнала 15, второй вход которого соединен с выходом первого перемножителя, и вторым входом перемножителя 16, первый вход которого соединен с выходом радиолинии. Выход второго перемножителя соединен с первым входом схемы слежения за задержкой 18, второй вход которой соединен с выходом управляемого генератора тактовых импульсов 19, вход которого соединен с выходом схемы слежения за задержкой. Выход фазового демодулятора соединен с первыми входами М корреляционных декодеров 20, вторые входы которых соединены с М выходами формирователя ортогональных М-разрядных двоичных последовательностей в полярном коде 21, а выходы которых параллельным двоичным кодом соединены с М входами М-разрядного регистра сдвига приемника 22, М+1 вход которого соединен с выходом управляемого генератора тактовых импульсов приемника, а выход регистра сдвига приемника последовательным двоичным кодом соединен с получателем данных. Генератор тактовых импульсов передатчика, перемножитель, блок фазовой автоподстройки частоты, генератор псевдослучайной последовательности, схема слежения за задержкой псевдослучайной последовательности, управляемый генератор тактовых импульсов представлены в известной научной литературе [Тузов Г.И., Сивов В.А., Прытков В.И. - М.: Радио и связь, 1985, стр. 126, рис. 4.11].On the receiving side, the output of the radio line is connected to the first input of the first multiplier 13, the output of which is connected to the input of the phase-locked loop block 14, the output of which is connected to the first input of the phase demodulator of the group multilevel signal 15, the second input of which is connected to the output of the first multiplier, and the second input of the multiplier 16, the first input of which is connected to the output of the radio line. The output of the second multiplier is connected to the first input of the delay tracking circuit 18, the second input of which is connected to the output of the controlled clock pulse generator 19, the input of which is connected to the output of the delay tracking circuit. The output of the phase demodulator is connected to the first inputs of M correlation decoders 20, the second inputs of which are connected to M outputs of the generator of orthogonal M-bit binary sequences in polar code 21, and the outputs of which are connected by a parallel binary code to M inputs of the M-bit shift register of the receiver 22, the M+1 input of which is connected to the output of the controlled clock pulse generator of the receiver, and the output of the shift register of the receiver is connected by a serial binary code to the data receiver. The transmitter clock pulse generator, the multiplier, the phase-locked loop unit, the pseudo-random sequence generator, the pseudo-random sequence delay tracking circuit, the controlled clock pulse generator are presented in the well-known scientific literature [Tuzov G.I., Sivov V.A., Prytkov V.I. - M.: Radio and Communications, 1985, p. 126, Fig. 4.11].

Система передачи данных ортогональными кодовыми последовательностями и двухступенчатой фазовой модуляцией сигнала работает следующим образом. Двоичные данные на передающей стороне с выхода источника в последовательном коде под действием тактовых импульсов генератора 5 поступают на вход М-разрядного регистра сдвига передатчика 1, который преобразует последовательный двоичный код в параллельный. Параллельный двоичный код с выхода регистра сдвига передатчика поступает на первые входы М сумматоров по модулю два 2, на вторые входы которых поступают ортогональные двоичные последовательности, которые генерируются в формирователе ортогональных двоичных последовательностей 3. Выходные символы М сумматоров по модулю два поступают на входы М формирователей полярного кода 4, которые преобразуют униполярный двоичный код в полярный код {1; - 1}, символы которого поступают на М входов суммирующего устройства 6. Многоуровневый групповой сигнал с выхода суммирующего устройства поступает на вход формирующего фильтра 7, с выхода которого поступает на первый вход первого фазового модулятора 8, где модулирует несущую гармонического сигнала, которая формируется в генераторе 9. Выходной сигнал первого фазового модулятора поступает на первый вход второго фазового модулятора 10, где модулируется выходным сигналом генератора псевдослучайной последовательности 11, который формируется под действием тактовых импульсов генератора 5, выходной сигнал второго фазового модулятора поступает на вход радиолинии 12.The system of data transmission by orthogonal code sequences and two-stage phase modulation of the signal operates as follows. Binary data on the transmitting side from the output of the source in serial code under the action of clock pulses of generator 5 are fed to the input of the M-bit shift register of the transmitter 1, which converts the serial binary code into a parallel one. The parallel binary code from the output of the shift register of the transmitter is fed to the first inputs of M adders modulo two 2, to the second inputs of which orthogonal binary sequences are fed, which are generated in the generator of orthogonal binary sequences 3. The output symbols of the M adders modulo two are fed to the inputs of M polar code generators 4, which convert the unipolar binary code into the polar code {1; - 1}, the symbols of which are fed to M inputs of the adder 6. The multilevel group signal from the output of the adder is fed to the input of the shaping filter 7, from the output of which it is fed to the first input of the first phase modulator 8, where it modulates the carrier of the harmonic signal, which is formed in the generator 9. The output signal of the first phase modulator is fed to the first input of the second phase modulator 10, where it is modulated by the output signal of the pseudo-random sequence generator 11, which is formed under the action of the clock pulses of the generator 5, the output signal of the second phase modulator is fed to the input of the radio line 12.

На приемной стороне выходной сигнал радиолинии 12 поступает на первый вход первого перемножителя 13, с выхода которого подается на вход блока фазовой автоподстройки частоты 14 и на первый вход фазового демодулятора 15, на второй вход которого поступает выходной сигнал блока фазовой автоподстройки частоты. На выходе фазового демодулятора формируется принятый многоуровневый групповой сигнал с возможными искажениями. Для обеспечения тактовой самосинхронизации принимаемый сигнал поступает на первый вход второго перемножителя 16, на второй вход которого подается выходной сигнал блока фазовой автоподстройки частоты, а выходной сигнал второго перемножителя поступает на первый вход схемы слежения за задержкой 18, на второй вход которой подается выходной сигнал генератор псевдослучайной последовательности приемника 17, который одновременно поступает на второй вход первого перемножителя.On the receiving side, the output signal of the radio link 12 is fed to the first input of the first multiplier 13, from the output of which it is fed to the input of the phase-locked loop block 14 and to the first input of the phase demodulator 15, to the second input of which the output signal of the phase-locked loop block is fed. At the output of the phase demodulator, the received multilevel group signal with possible distortions is formed. To ensure clock self-synchronization, the received signal is fed to the first input of the second multiplier 16, to the second input of which the output signal of the phase-locked loop block is fed, and the output signal of the second multiplier is fed to the first input of the delay tracking circuit 18, to the second input of which the output signal of the pseudo-random sequence generator of the receiver 17 is fed, which simultaneously is fed to the second input of the first multiplier.

В результате такого взаимодействия структурных элементов приемного тракта на выходе первого перемножителя формируется гармонический сигнал, модулированный по фазе многоуровневым групповым сигналом, а на выходе схемы слежения за задержкой формируется сигнал рассогласования, пропорциональный временной задержке между принятой псевдослучайной последовательностью на выходе второго перемножителя и местной n=М-разрядной псевдослучайной последовательностью, которая формируется генератором псевдослучайной последовательности приемника. Выходной сигнал схемы слежения за задержкой управляет тактовой частотой управляемого генератора тактовых импульсов приемника 19, чем обеспечивается тактовая самосинхронизация принятого сигнала. Выходной сигнал фазового демодулятора подается на первые входы М корреляционных декодеров 20, на вторые входы которых поступают копии двоичных ортогональных последовательностей в полярном коде с выходов формирователя ортогональных двоичных последовательностей в полярном коде 21. Формирователь ортогональных двоичных последовательностей в полярном коде работает под действием тактовых импульсов, поступающих с выхода управляемого генератора тактовых импульсов приемника. Выходы М корреляционных декодеров выдают двоичные символы в параллельном коде на М входов регистра сдвига приемника 22, на М+1 вход которого подаются тактовые импульсы с выхода управляемого генератора тактовых импульсов приемника, выходные символы регистра сдвига приемника поступают к получателю данных.As a result of such interaction of the structural elements of the receiving path, a harmonic signal modulated in phase by a multilevel group signal is formed at the output of the first multiplier, and a mismatch signal proportional to the time delay between the received pseudo-random sequence at the output of the second multiplier and the local n=M-bit pseudo-random sequence formed by the pseudo-random sequence generator of the receiver is formed at the output of the delay tracking circuit. The output signal of the delay tracking circuit controls the clock frequency of the controlled clock pulse generator of the receiver 19, which ensures clock self-synchronization of the received signal. The output signal of the phase demodulator is fed to the first inputs of M correlation decoders 20, to the second inputs of which copies of binary orthogonal sequences in polar code are fed from the outputs of the generator of orthogonal binary sequences in polar code 21. The generator of orthogonal binary sequences in polar code operates under the action of clock pulses fed from the output of the controlled clock pulse generator of the receiver. The outputs of M correlation decoders produce binary symbols in parallel code to M inputs of the shift register of the receiver 22, to the M+1 input of which clock pulses are fed from the output of the controlled clock pulse generator of the receiver, the output symbols of the shift register of the receiver are fed to the data recipient.

Техническая осуществимость изобретения обосновывается тем, что в нем использованы устройства, техническая реализация которых по своему прямому функциональному назначению известна в аналоге и в прототипе. В организации заявителя в 2020 году изготовлено устройство, реализующее заявленную систему передачи данных.The technical feasibility of the invention is substantiated by the fact that it uses devices whose technical implementation, according to their direct functional purpose, is known in the analogue and in the prototype. In 2020, the applicant's organization manufactured a device implementing the declared data transmission system.

Достигнутый заявленный технический результат, а именно - уменьшение вероятности битовой ошибки в принятом сообщении на выходе регистра сдвига 22 получен за счет применения помехоустойчивого уплотнения ортогональными двоичными последовательностями и их корреляционным декодированием, двухступенчатой фазовой модуляции несущего колебания многоуровневым групповым сигналом, позволяющими реализовать когерентный прием сигнала в целом.The achieved declared technical result, namely, a reduction in the probability of a bit error in the received message at the output of shift register 22, is obtained by using noise-resistant multiplexing with orthogonal binary sequences and their correlation decoding, two-stage phase modulation of the carrier oscillation with a multi-level group signal, making it possible to implement coherent reception of the signal as a whole.

Вероятность битовой ошибки в принятом сообщении определена в ходе компьютерного эксперимента.The probability of a bit error in a received message was determined in a computer experiment.

Вероятность битовой ошибки от предложенной системы передачи данных определяется по выражению [Борисов В.И., Зинчук В.М. и др. Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра прямой модуляцией псевдослучайной последовательностью - М.: РадиоСофт, 2011, с. 84]The probability of a bit error from the proposed data transmission system is determined by the expression [Borisov V.I., Zincuk V.M. et al. Noise immunity of radio communication systems with spread spectrum direct modulation of a pseudo-random sequence - M.: RadioSoft, 2011, p. 84]

Положительный эффект по повышению помехоустойчивости системы передачи данных от использования изобретения представлен в таблице на фиг. 2.The positive effect of increasing the noise immunity of the data transmission system from using the invention is presented in the table in Fig. 2.

В таблице на фиг. 2 представлены значения вероятности битовой ошибки Pb в зависимости от отношения сигнал/шум на бит hb 2 прототипа и предлагаемой системы передачи данных при фиксированных значениях М.The table in Fig. 2 shows the values of the bit error probability P b depending on the signal-to-noise ratio per bit h b 2 of the prototype and the proposed data transmission system for fixed values of M.

Положительный эффект от использования изобретения повышается с увеличением М=n и при М=n=16 вероятность Pb уменьшается не менее чем на два десятичных порядка по сравнению с прототипом. Указанный положительный эффект достигнут за счет когерентного приема фазоманипулированного сигнала в целом, что невозможно осуществить в прототипе с амплитудно-модулированным сигналом.The positive effect from using the invention increases with increasing M=n and at M=n=16 the probability P b decreases by at least two decimal orders compared to the prototype. The said positive effect is achieved due to the coherent reception of the phase-shift keyed signal as a whole, which is impossible to implement in the prototype with an amplitude-modulated signal.

Claims (1)

Система передачи данных ортогональными кодовыми последовательностями и двухступенчатой фазовой модуляцией сигнала, состоящая из регистра сдвига передатчика, вход которого соединен с выходом источника двоичных данных в последовательном коде, М сумматоров по модулю два, первые входы которых соединены с выходами регистра сдвига передатчика, формирователя ортогональных двоичных последовательностей, М формирователей полярного кода, входы которых соединены с выходами сумматоров по модулю два, суммирующего устройства, входы которого соединены с выходами М формирователей полярного кода, М корреляционных декодеров, регистра сдвига приемника, входы которого соединены с выходами корреляционных декодеров, отличающаяся тем, что в нее введены: на передающей стороне - два фазовых модулятора, генератор псевдослучайной последовательности передатчика, генератор тактовых импульсов, при этом первый вход первого фазового модулятора соединен с выходом формирующего фильтра, а второй вход с выходом генератора гармонических колебаний, первый вход второго фазового модулятора соединен с выходом первого фазового модулятора, а второй вход с выходом генератора псевдослучайной последовательности, выходы генератора тактовых импульсов соединены: со вторым входом регистра сдвига передатчика, с входом формирователя ортогональных сигналов двоичных последовательностей и с входом генератора псевдослучайной последовательности передатчика, выход второго фазового модулятора соединен с входом радиолинии; на приемной стороне - два перемножителя, блок фазовой автоподстройки частоты, фазовый демодулятор, генератор псевдослучайной последовательности приемника, схема слежения за задержкой, генератор тактовых импульсов, при этом первые входы первого и второго перемножителей соединены с выходом радиолинии, вход блока фазовой автоподстройки частоты соединен с выходом первого перемножителя, первый вход фазового демодулятора соединен с выходом блока фазовой автоподстройки частоты, а второй вход - с выходом первого перемножителя, выход блока фазовой автоподстройки частоты соединен со вторым входом второго перемножителя, выход генератора псевдослучайной последовательности приемника соединен со вторым входом первого перемножителя и со вторым входом схемы слежения за задержкой, первый вход которой соединен с выходом второго перемножителя, вход генератора тактовых импульсов соединен с выходом схемы слежения за задержкой, а выход - с входом генератора псевдослучайной последовательности, входом формирователя ортогональных двоичных последовательностей в полярном коде и М+1 входом регистра сдвига приемника.A data transmission system using orthogonal code sequences and two-stage phase modulation of a signal, consisting of a transmitter shift register, the input of which is connected to the output of a binary data source in a serial code, M adders modulo two, the first inputs of which are connected to the outputs of the transmitter shift register, an orthogonal binary sequence generator, M polar code formers, the inputs of which are connected to the outputs of the modulo two adders, a summing device, the inputs of which are connected to the outputs of the M polar code formers, M correlation decoders, a receiver shift register, the inputs of which are connected to the outputs of the correlation decoders, characterized in that the following are introduced into it: on the transmitting side - two phase modulators, a transmitter pseudo-random sequence generator, a clock pulse generator, wherein the first input of the first phase modulator is connected to the output of the shaping filter, and the second input to the output of the harmonic oscillation generator, the first input of the second the phase modulator is connected to the output of the first phase modulator, and the second input to the output of the pseudo-random sequence generator, the outputs of the clock pulse generator are connected: to the second input of the transmitter shift register, to the input of the binary sequence orthogonal signal generator and to the input of the transmitter pseudo-random sequence generator, the output of the second phase modulator is connected to the input of the radio line; on the receiving side - two multipliers, a phase-locked loop unit, a phase demodulator, a receiver pseudo-random sequence generator, a delay tracking circuit, a clock pulse generator, wherein the first inputs of the first and second multipliers are connected to the output of the radio link, the input of the phase-locked loop unit is connected to the output of the first multiplier, the first input of the phase demodulator is connected to the output of the phase-locked loop unit, and the second input is connected to the output of the first multiplier, the output of the phase-locked loop unit is connected to the second input of the second multiplier, the output of the receiver pseudo-random sequence generator is connected to the second input of the first multiplier and to the second input of the delay tracking circuit, the first input of which is connected to the output of the second multiplier, the input of the clock pulse generator is connected to the output of the delay tracking circuit, and the output is connected to the input of the pseudo-random sequence generator, the input of the generator of orthogonal binary sequences in a polar code and M+1 is the input of the receiver shift register.
RU2022116058A 2022-06-14 System for transmitting data by orthogonal code sequences and two-stage phase synchronization RU2829154C2 (en)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2022116058A RU2022116058A (en) 2023-12-14
RU2829154C2 true RU2829154C2 (en) 2024-10-24

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2214683C2 (en) * 1999-02-13 2003-10-20 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Facility and method of distribution of orthogonal codes in code-division multiple access communication system displaying structure of channels with variable speed of transmission of data
US20090186625A1 (en) * 2006-09-30 2009-07-23 Huawei Technologies Co., Ltd. Method and apparatus for sequence distributing and sequence processing in communication system
RU2713919C2 (en) * 2017-06-09 2020-02-11 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Method for multichannel transmission and reception of discrete signals
RU2714606C2 (en) * 2018-05-22 2020-02-18 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Data transmission system by orthogonal codes

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2214683C2 (en) * 1999-02-13 2003-10-20 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Facility and method of distribution of orthogonal codes in code-division multiple access communication system displaying structure of channels with variable speed of transmission of data
US20090186625A1 (en) * 2006-09-30 2009-07-23 Huawei Technologies Co., Ltd. Method and apparatus for sequence distributing and sequence processing in communication system
RU2713919C2 (en) * 2017-06-09 2020-02-11 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Method for multichannel transmission and reception of discrete signals
RU2714606C2 (en) * 2018-05-22 2020-02-18 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Data transmission system by orthogonal codes

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5081642A (en) Reciprocal saw correlator method and apparatus
US4606039A (en) Spread spectrum coding method and apparatus
US7583582B2 (en) M-ary orthogonal keying system
US20210006289A1 (en) Method and system for spread spectrum code acquisition
US3916313A (en) PSK-FSK spread spectrum modulation/demodulation
WO2020047984A1 (en) Multiple repeated phase shift code shift keying modulation method and demodulation method therefor
US5454005A (en) Reciprocal mode saw correlator method and apparatus
US5157688A (en) Spread spectrum transmitter for degrading spread spectrum feature detectors
US5612973A (en) System employing dissipative pseudorandom dynamics for communications and measurement
US5579337A (en) System employing dissipative pseudorandom dynamics and selective feedback for communications and measurement
EP1053613B1 (en) Method and system for generating a complex pseudonoise sequence for processing a code division multiple access signal
RU2829154C2 (en) System for transmitting data by orthogonal code sequences and two-stage phase synchronization
US5546423A (en) Spread spectrum digital transmission system using low-frequency pseudorandom encoding of the wanted information and spectrum spreading and compression method used in a system of this kind
RU2240653C1 (en) Time-division multiple access data transfer system
RU2236086C2 (en) Device for receiving and transmitting phase-keyed code signals
RU2580055C1 (en) Method of transmitting information in reverse channel of on-board equipment of command-measuring system by quadrature phase modulation of carrier frequency, coded by m-sequence with low-bit codes, and device therefor
RU2853603C1 (en) Method for forming noise-like phase-modulated signals
RU2720215C1 (en) Method of protecting narrow-band radio communication systems in conditions of complex radioelectronic situation and set of means for realizing said method
RU2829900C1 (en) Method of expanding spectrum of signals
RU2740001C1 (en) Device for transmission of four-coded radio signals
RU2858045C1 (en) Method for jamming-resistant data transmission
RU2856432C1 (en) Method for spread spectrum of signals
RU2801875C1 (en) Method for packet data transmission by noise-like phase key signals
RU2845600C1 (en) Method of spreading the spectrum of noise-like signals
RU2846545C1 (en) Method of generating noise-like signals