RU2691731C1 - Wideband signal receiving device - Google Patents
Wideband signal receiving device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2691731C1 RU2691731C1 RU2018126865A RU2018126865A RU2691731C1 RU 2691731 C1 RU2691731 C1 RU 2691731C1 RU 2018126865 A RU2018126865 A RU 2018126865A RU 2018126865 A RU2018126865 A RU 2018126865A RU 2691731 C1 RU2691731 C1 RU 2691731C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- cpu
- signal
- unit
- Prior art date
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000005314 correlation function Methods 0.000 claims abstract description 12
- 235000008612 Gnetum gnemon Nutrition 0.000 claims description 25
- 240000000018 Gnetum gnemon Species 0.000 claims description 25
- 201000007664 Branchio-oculo-facial syndrome Diseases 0.000 claims description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 5
- 101100368149 Mus musculus Sync gene Proteins 0.000 claims description 3
- 230000001934 delay Effects 0.000 claims 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 abstract description 10
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 4
- 238000013213 extrapolation Methods 0.000 abstract 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- VVVDGSCGBGBGFN-UHFFFAOYSA-O 2-[decoxy(hydroxy)phosphoryl]oxyethyl-trimethylazanium Chemical compound CCCCCCCCCCOP(O)(=O)OCC[N+](C)(C)C VVVDGSCGBGBGFN-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 18
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 101100502246 Caenorhabditis elegans lbp-9 gene Proteins 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B1/06—Receivers
- H04B1/10—Means associated with receiver for limiting or suppressing noise or interference
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B1/69—Spread spectrum techniques
- H04B1/707—Spread spectrum techniques using direct sequence modulation
- H04B1/7097—Interference-related aspects
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Noise Elimination (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое устройство относится к области радиосвязи, использующей широкополосные фазоманипулированные сигналы на основе псевдослучайных последовательностей (ПСП). Устройство может найти применение в широкополосных помехозащищенных системах радиосвязи.The proposed device relates to the field of radio communications using broadband phase-shift keyed signals based on pseudo-random sequences (PSP). The device can be used in broadband jam-proof radio communication systems.
В настоящее время выросли требования к рабочим характеристикам приемопередающих устройств радиосвязи военного и специального назначения, построенных на основе методов расширения спектра. Одновременно существенно увеличились возможности специализированной элементной базы, осуществляющей быстродействующую цифровую обработку сигналов (ЦОС). Это обусловило перевод систем передачи и обработки информации на цифровую основу, потому что обеспечивается устойчивость и эффективность работы систем связи совместно с повышением быстродействия при наличии значительных уровней априорной неопределенности сигнально-информационных воздействий.At present, the requirements for the performance of military and special-purpose radio transceiver devices based on spreading methods have increased. At the same time, the capabilities of the specialized element base for high-speed digital signal processing (DSP) have significantly increased. This led to the transfer of information transmission and processing systems on a digital basis, because it ensures the stability and efficiency of communication systems, together with improved performance in the presence of significant levels of a priori uncertainty of signal-information influences.
Известно устройство поиска псевдослучайной последовательности, описанное в [1], содержащее фильтр нижних частот, генератор тактовых импульсов, аналого-цифровой преобразователь, делитель частоты, коммутаторы, адресный счетчик, элементы «ИЛИ», счетчик циклов, формирователи управляющих сигналов, регистры, генератор ПСП, элементы «И», триггер накопления, АЛУ, триггер обнаружения, ОЗУ, пороговый блок, ключи, регистр сдвига с обратными связями, позволяющее уменьшить время поиска сигнала. Устройство [1] по функциональности и алгоритму работы аналогично заявляемому устройству. Недостатком устройства [1] является возможность работы только с М-последовательностями.A device for searching for a pseudo-random sequence described in [1] is known, which contains a low-pass filter, a clock generator, an analog-to-digital converter, a frequency divider, switches, an address counter, OR elements, a loop counter, driver control signals, registers, a generator of memory bandwidth , elements “AND”, accumulation trigger, ALU, detection trigger, RAM, threshold block, keys, shift register with feedback, allowing to reduce the signal search time. Device [1] in terms of functionality and algorithm of operation is similar to the claimed device. The disadvantage of the device [1] is the ability to work only with M-sequences.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство, описанное в [2], принятое за прототип. The closest in technical essence to the claimed is the device described in [2], adopted for the prototype.
Функциональная схема устройства-прототипа приведена на фиг. 1, где приняты следующие обозначения:The functional diagram of the prototype device is shown in FIG. 1, where the following notation:
1 – приемный блок (ПБ);1 - receiving unit (PB);
4 – аналого-цифровой преобразователь (АЦП);4 - analog-to-digital converter (ADC);
6 – блок управления (БУ);6 - control unit (CU);
9 – блок накопления сигнала (БНС);9 - signal accumulation unit (BNS);
10 – формирователь опорных сигналов (ФОС) - ПСП;10 - shaper reference signals (FOS) - PSP;
15 – блок корреляторов (БК);15 is a block of correlators (BC);
20 – блок выделения информации (БВИ);20 - block information selection (BVI);
21 – цифроаналоговый преобразователь (ЦАП);21 - digital-to-analog converter (DAC);
22 – блок сравнения (БС);22 is a comparison unit (BS);
23 – блок выбора максимального кода (БВМК);23 - block select the maximum code (BWMK);
24 – блок преобразования напряжение-код (БПНК);24 is a voltage code conversion unit (BPNK);
25 – блок наполнения корреляционных сверток (БНК);25 - block filling correlation convolutions (BNK);
26 – постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).26 is a permanent storage device (ROM).
Устройство-прототип содержит последовательно соединенные приемный блок (ПБ) 1, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, блок накопления сигнала (БНС) 9, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 21, блок корреляторов (БК) 15, блок преобразования напряжение-код (БПНК) 24, блок наполнения корреляционных сверток (БНК) 25, блок выбора максимального кода (БВМК) 23, блок сравнения (БС) 22, выход которого подключен к входу блока управления (БУ) 6; кроме того, устройство-прототип содержит формирователь опорных сигналов (ФОС) 10, блок выделения информации (БВИ) 20, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 26. The prototype device contains serially connected receiving unit (PB) 1, analog-to-digital converter (ADC) 4, signal accumulation unit (BNS) 9, digital-to-analog converter (DAC) 21, correlator unit (BC) 15, voltage-code conversion unit ( BPNK) 24, the block for filling the correlation convolutions (BNK) 25, the block for selecting the maximum code (BVMK) 23, the comparator (BS) 22, the output of which is connected to the input of the control unit (CU) 6; in addition, the device prototype contains the shaper reference signals (FOS) 10, the block information selection (BVI) 20, a persistent storage device (ROM) 26.
При этом второй выход БНС 9 соединен со вторым входом АЦП 4, выход ФОС 10 соединен со вторым входом БК 15, второй выход БК 15 соединен с входом БВИ 20, выход ПЗУ 26 соединен со вторым входом БС 22.The second output of the
Первый вход-выход БУ 6 соединен с входом-выходом БНС 9, второй вход-выход соединен с входом-выходом БВИ 20, а третий вход-выход соединен с входом-выходом БВМК 23; первый выход БУ 6 соединен со вторым входом БНК 25, второй выход соединен с входом ПЗУ 26, третий выход соединен с третьим входом БК 15 и вторым входом БПНК 24, четвертый выход соединен с входом ФОС 10. The first input-output of the
Работа устройства–прототипа заключается в следующем. The operation of the device prototype is as follows.
Входная смесь полезного сигнала, шумов и помех поступает в ПБ 1, в котором происходит предварительная селекция, перенос на промежуточную частоту, режекция участков спектра, пораженных узкополосными помехами, бланкирование импульсных помех и усиление до фиксированного среднего уровня.The input mixture of the useful signal, noise and interference enters
С выхода ПБ 1 смесь полезного сигнала, флуктуационных шумов и широкополосных помех поступает на АЦП 4.From the output of
В АЦП 4 осуществляется дискретизация поступающего сигнала с частотой 4Ft, где Ft – тактовая частота модулирующих псевдослучайных последовательностей, и квантуется по уровням, при этом выборки преобразуются в 4-разрядный двоичный код. Полученный поток цифровых данных непрерывно записывается в БНС 9.In
Сжатые потоки данных с выхода БНС 9 поступают на входы ЦАП 21. Далее с выхода ЦАП 21 аналоговый сигнал поступает на БК 15, где в каждом корреляторе входной сигнал перемножается с опорной видеопоследовательностью, предварительно фильтруется, переносится на вторую промежуточную частоту, затем детектируется. Compressed data streams from the output of the
Далее выходные сигналы с БК 15 поступают на БПНК 24, где напряжения цифровых сверток нормируются по шуму и преобразуются в цифровую форму, затем поступают на БНК 25, где осуществляется последетекторное накопление и запоминание сверток.Next, the output signals from the
Затем значения сверток поступают на БВМК 23, где осуществляется выбор максимального из N значений корреляционных сумм и определение его номера. Значение максимального кода поступает на БС 22, где происходит его сравнение с пороговым значением, которое выдается ПЗУ 26.Then the values of convolutions are sent to
В конце каждого такта накопления БУ 6 выбирает из ПЗУ 26 два значения порогов и поочередно выдает их на БС 22. At the end of each accumulation cycle, the
Если значение максимального кода не превышает меньший из порогов, поиск прекращается. Если превышает больший из порогов, сигнал считается обнаруженным. If the value of the maximum code does not exceed the smaller of the thresholds, the search is terminated. If it exceeds the larger of the thresholds, the signal is considered to be detected.
Далее БУ 6 формирует сигнал фазирования, который поступает на БНС 9 и синхронизирует момент начала записи приемной информации, а приемник, соответственно, переходит в режим слежения и выделения информации.Next, the
БВИ 20 осуществляет выделение информации. ФОС 10 формирует опорные псевдослучайные последовательности и осуществляет их фазирование с началом считывания информации из БНС 9 по команде управления, поступающей от БУ 6.BVI 20 provides information allocation. The FOS 10 generates pseudo-random reference sequences and phases them with the start of reading information from the
Исходя из описания работы устройства-прототипа, можно сделать вывод о том, что он выполнен на схемах и элементах жесткой логики, что приводит к избыточному количеству аппаратных ресурсов. В устройстве-прототипе введены блоки, реализующие преобразование сигнала из аналоговой формы в цифровую и обратно, имеется блок аналоговых корреляторов. Это значительно ограничивает функциональные возможности, не позволяя реализовать адаптивные алгоритмы ЦОС. Based on the description of the operation of the prototype device, it can be concluded that it is made on the circuits and elements of hard logic, which leads to an excessive amount of hardware resources. In the prototype device, blocks were introduced that implement signal conversion from analog to digital and vice versa; there is a block of analog correlators. This greatly limits the functionality, not allowing for the implementation of adaptive algorithms for DSP.
Также, недостатком устройства-прототипа является отсутствие возможности приема сигналов с переменной тактовой частотой, что ограничивает возможность адаптации устройства [2] к изменениям частоты принимаемого сигнала.Also, a disadvantage of the prototype device is the inability to receive signals with a variable clock frequency, which limits the ability of the device [2] to adapt to changes in the frequency of the received signal.
В заявляемом изобретении решается задача разработки приемного устройства широкополосных сигналов на основе быстродействующих устройств цифровой обработки сигналов с одновременным улучшением характеристик устройства. Кроме того, все блоки, входящие в приемное устройство, должны централизованно управляться и динамически менять параметры поиска и обнаружения при различных соотношениях сигнал/шум, что позволяет реализовать алгоритмы адаптивной обработки сигнала. The claimed invention solves the problem of developing a receiving device for broadband signals based on high-speed digital signal processing devices while simultaneously improving the characteristics of the device. In addition, all units included in the receiving device must be centrally controlled and dynamically change the search and detection parameters at various signal-to-noise ratios, which allows for the implementation of adaptive signal processing algorithms.
Достигаемый при использовании изобретения технический результат –уменьшение времени обнаружения сигнала и повышение точности синхронизации приемных устройств широкополосных сигналов, обнаруживающих сложные сигналы с известной несущей частотой и случайной начальной фазой, с одновременным упрощением аппаратной реализации и уменьшением габаритных характеристик, причем характеристики улучшаются за счет добавления блоков, выполняющих цифровую обработку, что позволяет в процессе приема оптимизировать алгоритмы синхронизации.Achieved with the use of the invention, the technical result is to reduce the time of signal detection and increase the accuracy of synchronization of receiving devices of broadband signals that detect complex signals with a known carrier frequency and a random initial phase, while simplifying the hardware implementation and reducing overall characteristics, and the characteristics are improved by adding blocks, performing digital processing, which allows to optimize synchronization algorithms in the process of reception.
Для решения поставленной задачи в устройство, содержащее приемный блок (ПБ 1), вход которого является входом устройства, аналого-цифровой преобразователь (АЦП 4), блок управления (БУ 6), выход которого является выходом устройства, причем ПБ последовательно соединен с АЦП, согласно изобретению, введены цифровое приемное устройство (ЦПУ 2), синтезатор тактовой частоты (СТЧ 5), опорный генератор (ОГ 7) и корреляционное приемное устройство (КПУ 3), To solve the task in the device containing the receiving unit (PB 1), the input of which is the input of the device, the analog-digital converter (ADC 4), the control unit (BU 6), the output of which is the output of the device, and the PB is connected in series with the ADC, According to the invention, a digital receiver (CPU 2), a clock frequency synthesizer (DFC 5), a reference oscillator (OG 7) and a correlation receiver (CPU 3) are introduced,
содержащее блок управления корреляционной обработкой (БУКО 8), первый выход которого является выходом КПУ 3, блок накопления сигнала (БНС 9), первый вход которого является первым входом КПУ 3, формирователь опорных сигналов (ФОС 10), первый вход которого является вторым входом КПУ 3, последовательно соединенные блок вычисления корреляционной функции (БВКФ 11) и блок обнаружения синхропоследовательности (БОС 12), последовательно соединенные блок оценки задержки сигнала (БОЗС 13) и первый фильтр-экстраполятор (ФЭ1 14), блок корреляторов (БК 15), последовательно соединенные блок обнаружения (БО 16), блок оценки фазы сигнала (БОФС 17) и второй фильтр-экстраполятор (ФЭ2 18), схему приема информации (СПИ 19), причем группы входов-выходов БУКО 8, ФОС 10, СПИ 19 являются группой входов-выходов КПУ 3;containing the control unit correlation processing (BUKO 8), the first output of which is the output of the
при этом первый вход ЦПУ 2 соединен с выходом АЦП 4, а выход соединен с первым входом КПУ 3, группа входов-выходов которого соединена с группой входов-выходов БУ 6; выход СТЧ 5 соединен соответственно со вторыми входами ЦПУ 2, КПУ 3, АЦП 4; первый выход БУ 6 соединен с первым входом ПБ 1, второй выход соединен с первым входом СТЧ 5, а третий выход соединен с третьим входом ЦПУ 2; первый выход ОГ 7 соединен со вторым входом СТЧ 5, а второй выход соединен со вторым входом ПБ 1; выход КПУ 3 соединен с четвертым входом ЦПУ 2;while the first input of the
кроме того, Besides,
первый вход БВКФ 11 соединен с первым выходом ФОС 10, выход БОС 12 соединен с первым входом БУКО 8; первый выход ФЭ1 14 соединен со вторым входом БНС 9; первый вход БК 15 соединен со вторым выходом ФОС 10, а первый выход соединен соответственно с входом БОЗС 13 и первым входом СПИ 19; второй выход БО 16 соединен со вторым входом БУКО 8, а первый вход соединен со вторым выходом БК 15; выход БНС 9 соединен соответственно со вторыми входами БВКФ 11 и БК 15, второй выход ФЭ1 14 соединен соответственно со вторыми входами БО 16, БОФС 17 и СПИ 19, выход ФЭ2 18 соединен с третьим входом СПИ 19, второй выход БУКО 8 соединен соответственно с третьими входами БНС 9, БК 15 и со вторым входом ФОС 10.the first input BVKF 11 is connected to the first output of the
Функциональная схема заявляемого устройства приведена на фиг. 2, где приняты следующие обозначения:The functional diagram of the inventive device is shown in FIG. 2, where the following notation:
1 – приемный блок (ПБ);1 - receiving unit (PB);
2 – цифровое приемное устройство (ЦПУ);2 - digital receiving device (CPU);
3 – корреляционное приемное устройство (КПУ);3 - correlation receiver (KPU);
4 – аналого-цифровой преобразователь (АЦП);4 - analog-to-digital converter (ADC);
5 – синтезатор тактовой частоты (СТЧ);5 - clock frequency synthesizer;
6 – блок управления (БУ);6 - control unit (CU);
7 – опорный генератор (ОГ).7 - reference generator (exhaust).
Заявляемое устройство содержит последовательно соединенные приемный блок (ПБ) 1, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4 и цифровое приемное устройство (ЦПУ) 2, корреляционное приемное устройство (КПУ) 3, соединенное двумя группами входов-выходов с ЦПУ 2; синтезатор тактовой частоты (СТЧ) 5, выход которого соединен соответственно со вторыми входами ЦПУ 2 и АЦП 4. The inventive device contains a serially connected receiving unit (PB) 1, analog-to-digital converter (ADC) 4 and digital receiving device (CPU) 2, correlation receiving device (CPU) 3, connected by two groups of inputs-outputs with
Дополнительно, устройство содержит блок управления (БУ) 6, первый выход которого соединен с первым входом ПБ 1, второй выход соединен с первым входом СТЧ 5, а третий выход является выходом устройства; опорный генератор (ОГ) 7, первый выход которого соединен со вторым входом СТЧ 5, а второй выход соединен со вторым входом ПБ 1.Additionally, the device contains a control unit (CU) 6, the first output of which is connected to the first input of
Кроме того, БУ 6 соединен группой входов-выходов с КПУ 3.In addition, the
Функциональная схема КПУ 3 приведена на фиг. 3, где приняты следующие обозначения:The functional diagram of the
8 – блок управления корреляционной обработкой (БУКО);8 — correlation processing control unit (BUKO);
9 – блок накопления сигнала (БНС);9 - signal accumulation unit (BNS);
10 – формирователь опорных сигналов (ФОС);10 - shaper reference signals (FOS);
11 – блок вычисления корреляционной функции (БВКФ);11 is a block for calculating the correlation function (BVKF);
12 – блок обнаружения синхропоследовательности (БОС);12 — sync sequence detection unit (BFR);
13 – блок оценки задержки сигнала (БОЗС);13 —the signal delay estimation unit;
14 – первый фильтр-экстраполятор (ФЭ1);14 - the first filter extrapolator (FE1);
15 – блок корреляторов (БК);15 is a block of correlators (BC);
16 – блок обнаружения (БО);16 - detection unit (BO);
17 – блок оценки фазы сигнала (БОФС);17 - signal phase evaluation unit (BOPS);
18 – второй фильтр-экстраполятор (ФЭ2);18 - the second filter-extrapolator (FE2);
19 – схема приема информации (СПИ).19 - information reception scheme (STI).
КПУ 3 содержит блок накопления сигнала (БНС) 9, группа входов-выходов которого является первой группой входов-выходов КПУ 3, блок управления корреляционной обработкой (БУКО) 8, первая группа входов-выходов которого является второй группой входов-выходов КПУ 3, а вторая группа входов-выходов является третьей группой входов-выходов КПУ 3.
Кроме того, КПУ 3 дополнительно содержит формирователь опорных сигналов (ФОС) 10, первый вход которого является первым выходом БНС 9, последовательно соединенные блок вычисления корреляционной функции (БВКФ) 11, первый вход которого соединен с первым выходом ФОС 10, и блок обнаружения синхропоследовательности (БОС) 12, первый выход которого соединен с первым входом БУКО 8, а второй выход соединен с первым входом БНС 9; последовательно соединенные блок оценки задержки сигнала (БОЗС) 13 и первый фильтр-экстраполятор (ФЭ1) 14, первый выход которого соединен со вторым входом БНС 9; блок корреляторов (БК) 15, первый вход которого соединен со вторым выходом ФОС 10, а первый выход соединен соответственно с входом БОЗС 13 и первым входом схемы приема информации (СПИ) 19; последовательно соединенные блок обнаружения (БО) 16, блок оценки фазы сигнала (БОФС) 17 и второй фильтр-экстраполятор (ФЭ2) 18, причем второй выход БО 16 соединен со вторым входом БУКО 8, а первый вход соединен со вторым выходом БК 15; (СПИ) 19,. In addition, the CPU 3 further comprises a shaper reference signals (FOS) 10, the first input of which is the first output of the BNS 9, serially connected unit for calculating the correlation function (BVKF) 11, the first input of which is connected to the first output of the FOS 10, and the sync sequence detection unit ( BOS) 12, the first output of which is connected to the first input of BUKO 8, and the second output is connected to the first input of BNS 9; series-connected unit for estimating the delay of the signal (PSU) 13 and the first filter extrapolator (FE1) 14, the first output of which is connected to the second input of the BNS 9; block correlators (BC) 15, the first input of which is connected to the second output of the OPC 10, and the first output is connected respectively to the input of the gateway 13 and the first input of the information reception circuit (SPI) 19; series-connected detection unit (BO) 16, signal phase evaluation unit (BOPS) 17 and second filter extrapolator (FE2) 18, with the second output BO 16 connected to the second input of BUKO 8, and the first input connected to the second output of BC 15; (SPI) 19 ,.
Кроме того, выход БНС 9 соединен соответственно со вторыми входами БВКФ 11 и БК 15, второй выход БУКО 8 соединен соответственно с третьими входами БНС 9, БК 15 и вторым входом ФОС 10, второй выход ФЭ1 14 соединен соответственно со вторыми входами БО 16, БОФС 17 и СПИ 19, выход ФЭ2 18 соединен с третьим входом СПИ 19.In addition, the output of
Устройство работает следующим образом. The device works as follows.
Перед началом цикла поиска сигнала БУ 6 устанавливает параметры поиска путем передачи управляющей информации на БУКО 8 и ФОС 10.Before starting the search
ОГ 7 выдает сигнал стабильной частоты FОГ, который поступает на входы ПБ 1 и СТЧ 5. Сигнал с выхода СТЧ 5 поступает на входы АЦП 4, ЦПУ 3 и ФОС 10.
ПБ 1 и АЦП 4 по функциональному назначению аналогичны блокам устройства-прототипа. Входная смесь полезного сигнала, шумов и широкополосных помех поступает в ПБ 1, в котором происходит предварительная селекция, перемножение на сигнал стабильной частоты, синтезируемый из сигнала ОГ 7, режекция участков спектра, пораженных узкополосными помехами, бланкирование импульсных помех и усиление до фиксированного среднего уровня.
Полученный сигнал с выхода ПБ 1 поступает на АЦП 4. В АЦП 4 осуществляется дискретизация сигнала с частотой синтезатора тактовой частоты, и преобразование в параллельный двоичный код. The received signal from the output of
Преобразованный сигнал поступает на вход ЦПУ 2, где осуществляется выделение комплексных огибающих сигналов соответствующих каналов приема, затем осуществляется предварительная децимация, последующая децимация до минимально необходимой частоты дискретизации, равной удвоенной тактовой частоте модулирующих последовательностей, коррекция искажений амплитудно-частотной характеристики и канальная фильтрация. ЦПУ 2 также осуществляет управление фазой выходного сигнала на основании управляющих кодов, выдаваемых БУКО 8.The converted signal is fed to the input of
Далее оцифрованный сигнал с выхода ЦПУ 2 поступает на вход БНС 9, где происходит накопление и сложение нескольких периодов повторения синхросигнала. Затем поток цифровых данных поступает на входы БВКФ 11 и БК 15, где сигнал перемножается с опорным сигналом. Опорный сигнал вырабатывается в ФОС 10 под управлением БУКО 8 и тактируется сигналом, поступающим от СТЧ 5.Next, the digitized signal from the output of the
В БВКФ 11 вычисляется функция взаимной корреляции входного и опорного синхросигналов при помощи двойного преобразования Фурье (ДПФ), определяется максимальное значение квадрата модуля функции взаимной корреляции Rmax(k), среднее значение квадрата модуля функции взаимной корреляции Rср(k), вычисляется отношение сигнал/шум q2(k)= R2 max(k)/ R2 ср(k). Операция повторяется для каждого значения расстройки по частоте k*Δf, где Δf – шаг поиска сигнала по несущей частоте, k=0, ±1, ±2... ±m.In
Затем с выхода БВКФ 11 значения q2(k) поступают на БОС 12, где происходит сравнение с порогом и принимается решение об обнаружении или отсутствии сигнала в радиоканале.Then from the
При отсутствии сигнала БОС 12 выдает донесение на БУКО 8. БУКО 8 выдает донесение об отсутствии сигнала на БУ 6, а БУ 6 устанавливает новые параметры поиска путем передачи управляющей информации на БУКО 8 и ФОС 10.In the absence of a signal,
При обнаружении сигнала БОС 12 выдает донесение на БУКО 8. БУКО 8 выдает донесение на БНС 9 и БК 15. When a signal is detected,
В БК 15 вычисляется функция взаимной корреляции входного и опорного сигналов при расстройке по частоте kО*Δf, определяется максимальное значение модуля функции взаимной корреляции. Вычисления повторяются для каждого периода сигнала в окрестности найденного максимального значения с шагом, равным половине элементарной посылки сигнала. По найденным значениям определяется максимальное значение функции взаимной корреляции и его местоположение.In
Полученное значение временного сдвига относительно моментов дискретизации сигнала БК 15 передает в БОЗС 13, который формирует оценку временного сдвига. БОЗС 13 выдает полученные значения на ФЭ1 14, который осуществляет автоподстройку тактовой частоты для БНС 9, БО 16, БОФС 17 и СПИ 19.The obtained value of the time shift relative to the moments of discretization of the signal, the
После обнаружения информационного сигнала БО 16 осуществляет проверку достоверности обнаружения, путем вычисления на каждом периоде сигнала соотношения модулей функций взаимной корреляции входного сигнала и опорных синхронизирующего и информационного сигналов, усреднении этих оценок на определенном количестве периодов и сравнении результатов с пороговыми значениями. After detecting the information signal, the
После получения подтверждения обнаружения сигнала БО 16 выдает донесение в БУКО 8, который выдает донесение в СПИ 19.After receiving confirmation of detection of the signal, the
На основе значений, полученных от ФЭ1 14 и БО 16, БОФС 17 определяет фазовый угол сигнала, затем передает вычисленные значения в ФЭ2 18.Based on the values obtained from
ФЭ2 18 осуществляет автоподстройку несущей частоты и передает полученные значения на СПИ 19.
СПИ 19 на основании данных, полученных от БК 15, принимает решение о приеме бита «1», если разность фазовых углов находится в пределах от 0 до 180 градусов, в противном случае принимается решение о приеме бита «0». Затем СПИ 19 по шине ввода-вывода передает данные на БУ 6.
Прекращение выдачи информации и переход в режим поиска осуществляется по команде от БУ 6.The termination of the issuance of information and the transition to the search mode is performed by a command from the
РЕАЛИЗАЦИЯ.REALIZATION.
Блок АЦП 4 может быть реализован на базе микросхемы 1273ПВ5У (ОАО «СКТБ ЭС» г. Воронеж) или аналогичных ей по функциональности [3].The
СТЧ 5 может быть реализован как устройство, описанное в [4, 5].The
БУ 6 может быть реализован как устройство управления для помехозащищенной радиотехнической системы [6], включающее микропроцессор семейства 51х, например, на базе микропроцессоров [7, 8]. The
Блок КПУ 3 может быть реализован, например, на базе сигнальных процессоров из серии однокристальных программируемых многопроцессорных "систем на кристалле" на основе IP-ядерной (IP-intellectual property) платформы "МУЛЬТИКОР", которые содержат процессорные RISC-ядра с архитектурой MIPS32, выполняющие функции центрального процессора системы CPU (Central Processing Unit) и высокопроизводительные ядра процессоров-акселераторов для ЦОС с плавающей/фиксированной точкой [9] или аналогичных им по функциональности.The
Блок ЦПУ 2 может быть реализован, например, на базе микросхемы 1288ХК1 [10] или аналогичных ей по функциональности.The
АЛГОРИТМЫ.ALGORITHMS.
Укрупненный алгоритм функционирования БУ 6 приведен на фиг. 4. The enlarged algorithm of functioning of the
При включении в блоке 6.1 происходит инициализация значений параметров управления.When switched on in block 6.1, the control parameter values are initialized.
Далее в блоке 6.2 происходит выдача начальных установок БУКО 8 и ФОС 10, активируется СПИ 19 сообщением об ожидании приема информации.Further, in block 6.2, the initial settings of
Далее в блоках 6.3 и 6.8 БУ 6 переходит в режим ожидания сообщений от БУКО 8 либо от СПИ 19. Если пришло сообщение от БУКО 8, что сигнал в радиоканале не найден, то происходит переход к блоку 6.4, где производится пересчет параметров для БУКО 8 и ФОС 10.Further, in blocks 6.3 and 6.8,
Далее в блоке 6.5 происходит выдача новых параметров БУКО 8 и ФОС 10 и возврат к блоку 6.3.Further, in block 6.5, the issuance of new parameters BUKO 8 and
Если от БУКО 8 пришло сообщение, что сигнал в радиоканале обнаружен, то происходит переход к блоку 6.6, где производится инициализация данных для режима приема информации.If a message is received from
Далее в блоке 6.7 происходит выдача запроса на СПИ 19 о готовности приема очередного пакета данных, и переход к блоку 6.8 в режим ожидания сообщений от СПИ 19.Further, in block 6.7, a request is issued for
Далее в блоке 6.9 происходит прием очередного пакета данных от СПИ 19, обработка очередного пакета данных (проверка корректности пакета данных), декодирование и выдача информации, после чего происходит возвращение к блоку 6.8.Next, in block 6.9, the next data packet is received from
Укрупненный алгоритм функционирования БУКО 8 приведен на фиг. 5.The enlarged algorithm for the functioning of
При включении в блоке 8.1 происходит прием начальных установок управления от БУ 6 и инициализация значений параметров управления блоками ЦПУ 2, БНС 9, ФОС 10 и БК 15. When enabled in block 8.1, the initial control settings from the
Далее в блоке 8.2 происходит расчет текущих значений и выдача параметров управления на блоки ЦПУ 2, БНС 9, ФОС 10 и БК 15.Further, in block 8.2, the current values are calculated and the control parameters are issued to the
БУКО 8 переходит в режим ожидания сообщений от БОС 12.
В случае, если в блоке 8.3 пришло сообщение от БОС 12 об отсутствии сигнала, то происходит переход к блоку 8.4. If in block 8.3 a message is received from the
В блоке 8.4 БУКО 8 посылает сообщение на БУ 6 о необходимости перейти на следующий цикл поиска радиосигнала и установить новые параметры поиска. In block 8.4,
Далее в блоке 8.5 БУКО 8 переходит в режим ожидания сообщений от БУ 6.Further, in block 8.5,
Далее в блоке 8.6 БУКО 8 принимает от БУ 6 очередные параметры управления значения и производит их выдачу на блоки ЦПУ 2 и ФОС 10, в результате определяются параметры режима для очередного поиска радиосигнала. Далее происходит возврат к блоку 8.3.Further, in block 8.6,
Если в блоке 8.3 пришло сообщение от БОС 12, который сообщает об обнаружении сигнала, то происходит переход к блоку 8.7, где выдается донесение об обнаружении сигнала на БНС 9 и БК 15.If in block 8.3 a message is received from the
Далее в блоке 8.8 БУКО 8 переходит в режим ожидания сообщений об обнаружении информационного сигнала от БО 16.Further, in block 8.8,
В случае, если пришло сообщение от БО 16, происходит переход к блоку 8.9, где происходит выдача донесения на СПИ 19 о начале приема информации.In the event that a message has arrived from the
Далее в блоке 8.10 БУКО 8 выдает сообщение об обнаружении информационного сигнала на БК 15, в результате чего начинают работать блоки подстройки частоты и фазы в режиме слежения за радиосигналом. Further, in block 8.10,
Далее в блоке 8.11 БУКО 8 переходит в режим ожидания сообщений о прекращении выдачи информации и переходе в режим поиска от БУ 6.Further, in block 8.11,
После приема сообщения происходит возврат к блоку 8.1.After receiving the message, it returns to block 8.1.
Таким образом, совокупность введенных в предлагаемом устройстве новых блоков и их связей позволяет уменьшить время обнаружения сигнала и повысить точность синхронизации приемного устройства широкополосных сигналов, что в итоге позволяет осуществить адаптивную цифровую обработку принимаемого сигнала, оптимизировать алгоритмы синхронизации. Кроме того, использование современных аппаратных средств позволяет значительно уменьшить габаритные размеры с одновременным упрощением аппаратной реализации.Thus, the set of new units introduced in the proposed device and their connections allows reducing the time of signal detection and increasing the synchronization accuracy of the receiving device of the broadband signals, which ultimately allows for adaptive digital processing of the received signal and optimizing the synchronization algorithms. In addition, the use of modern hardware can significantly reduce the overall dimensions while simplifying the hardware implementation.
Источники информации:Information sources:
1. Патент РФ №1788592. Устройство поиска псевдослучайной последовательности: МПК H04L 7/02, H04L 7/04 / Н.И. Козленко, Ю.В. Левченко, В.И. Сапрыкин, И. Г. Павлов; заявитель и патентообладатель Воронежский научно-исследовательский институт связи (RU). – №4921630/09, заявл. 26.03.1991, опубл. 15.01.1993, Бюл. №2.1. RF patent №1788592. Device for searching for a pseudo-random sequence:
2. Патент РФ №1840292. Приемное устройство широкополосных сигналов: МПК H04B 7/00 / А.П. Биленко, Н.И. Козленко, Р.Н. Рыжкова, Н.И. Пополитов, Ю.В. Левченко; заявитель и патентообладатель Воронежский научно-исследовательский институт связи (RU). – №3060708/09, заявл. 28.02.1983, опубл. 27.08.2006, Бюл. №24.2. RF patent №1840292. Receiver of broadband signals:
3.http://www.analog.com/ru/analog-to-digital-converters/ad-converters/ products/index.html - радиоэлектронные компоненты компании "Analog Device".3.http: //www.analog.com/ru/analog-to-digital-converters/ad-converters/products/index.html - radio electronic components of the company "Analog Device".
4. Патент РФ №2419201. Адаптивный синтезатор частот с коммутацией элементов кольца фазовой автоподстройки: МПК H03L 7/16 / Н.М. Тихомиров, А.В. Леньшин; заявитель и патентообладатель Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" (RU). – №2010106933/09, заявл. 24.02.2010, опубл.: 20.05.2011, Бюл. № 14.4. RF patent №2419201. Adaptive frequency synthesizer with commutation of the elements of a phase-locked loop:
5. Патент РФ №2416158. Цифровой синтезатор частот: МПК H03L 7/18 / И.П.Усачев, Е.И. Стецура, В.В. Стецура; заявитель и патентообладатель Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" (RU). – №2009134759/09, заявл. 16.09.2009, опубл.: 10.04.2011, Бюл. № 10.5. RF patent №2416158. Digital frequency synthesizer:
6. Патент РФ №127957. Устройство управления для помехозащищенной радиотехнической системы: МПК G05B 19/05 / А.Н. Асосков, Ю.В. Левченко, И.Н. Малышева, Ю.А. Плахотнюк (RU); заявитель и патентообладатель ОАО «Концерн «Созвездие». № 2012149703/08; заявл. 21.11.2012, опубл.10.05.2013, Бюл. № 13. 3 с.6. RF patent №127957. Control device for a noise-free radio system:
7. http://www.atmel.com/products/ - радиоэлектронные компоненты компании "ATMEL".7. http://www.atmel.com/products/ - ATMEL electronic components.
8. http://www.silabs.com/products/pages/default.aspx - радиоэлектронные компоненты компании "Silicon Labs".8. http://www.silabs.com/products/pages/default.aspx - radio-electronic components of the company "Silicon Labs".
9. http://www.multicore.ru - радиоэлектронные компоненты компании ГУП «НПЦ «Элвис» (г. Зеленоград).9. http://www.multicore.ru - radio-electronic components of the company GUP "SPC" Elvis "(Zelenograd).
10. http://www.transistor.by - радиоэлектронные компоненты компании УП "Завод ТРАНЗИСТОР" (г. Минск).10. http://www.transistor.by - radio-electronic components of UE "Plant Transistor" (Minsk).
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018126865A RU2691731C1 (en) | 2018-07-23 | 2018-07-23 | Wideband signal receiving device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018126865A RU2691731C1 (en) | 2018-07-23 | 2018-07-23 | Wideband signal receiving device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2691731C1 true RU2691731C1 (en) | 2019-06-18 |
Family
ID=66947587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018126865A RU2691731C1 (en) | 2018-07-23 | 2018-07-23 | Wideband signal receiving device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2691731C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2731369C1 (en) * | 2019-12-02 | 2020-09-02 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Apparatus for processing short-pulse ultra-wideband signals at a receiving side |
| RU203976U1 (en) * | 2020-12-22 | 2021-04-29 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Adaptive device for receiving pseudo-random signals |
| RU2760730C1 (en) * | 2021-05-31 | 2021-11-29 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Control apparatus for an interference-proof radio engineering system |
| RU2768249C1 (en) * | 2021-04-26 | 2022-03-23 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Broadband signal receiving unit |
| RU2806655C2 (en) * | 2021-07-22 | 2023-11-02 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский военный ордена Жукова институт войск национальной гвардии Российской Федерации" | Method for detecting narrow band signals |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6967993B1 (en) * | 2000-05-26 | 2005-11-22 | Freescale Semiconductor, Inc. | Ultrawide bandwidth system and method for fast synchronization using sub-code spins |
| SU1840292A1 (en) * | 1983-02-28 | 2006-08-27 | Воронежский научно-исследовательский институт связи | Broadband signal receiving device |
| RU118142U1 (en) * | 2011-11-21 | 2012-07-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Вектор" | BROADBAND RADIO RECEIVER |
| RU2527487C2 (en) * | 2012-08-07 | 2014-09-10 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Apparatus for ultra-broadband radio communication with high noise-immunity |
| RU2562796C1 (en) * | 2014-08-01 | 2015-09-10 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Radio receiving device with continuous automatic adjustment of susceptibility |
| RU2660660C2 (en) * | 2016-04-11 | 2018-07-09 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Radio receiving device with the dither signal amplitude switch control |
-
2018
- 2018-07-23 RU RU2018126865A patent/RU2691731C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1840292A1 (en) * | 1983-02-28 | 2006-08-27 | Воронежский научно-исследовательский институт связи | Broadband signal receiving device |
| US6967993B1 (en) * | 2000-05-26 | 2005-11-22 | Freescale Semiconductor, Inc. | Ultrawide bandwidth system and method for fast synchronization using sub-code spins |
| RU118142U1 (en) * | 2011-11-21 | 2012-07-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Вектор" | BROADBAND RADIO RECEIVER |
| RU2527487C2 (en) * | 2012-08-07 | 2014-09-10 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Apparatus for ultra-broadband radio communication with high noise-immunity |
| RU2562796C1 (en) * | 2014-08-01 | 2015-09-10 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Radio receiving device with continuous automatic adjustment of susceptibility |
| RU2660660C2 (en) * | 2016-04-11 | 2018-07-09 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Radio receiving device with the dither signal amplitude switch control |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2731369C1 (en) * | 2019-12-02 | 2020-09-02 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Apparatus for processing short-pulse ultra-wideband signals at a receiving side |
| RU203976U1 (en) * | 2020-12-22 | 2021-04-29 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Adaptive device for receiving pseudo-random signals |
| RU2768249C1 (en) * | 2021-04-26 | 2022-03-23 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Broadband signal receiving unit |
| RU2760730C1 (en) * | 2021-05-31 | 2021-11-29 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Control apparatus for an interference-proof radio engineering system |
| RU2806655C2 (en) * | 2021-07-22 | 2023-11-02 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский военный ордена Жукова институт войск национальной гвардии Российской Федерации" | Method for detecting narrow band signals |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2691731C1 (en) | Wideband signal receiving device | |
| US6441780B1 (en) | Receiver for pseudo-noise signals from a satellite radio-navigation systems | |
| JP2000516421A (en) | Symbol matched filter with low silicon and power requirements | |
| CN1114118A (en) | sliding correlator | |
| US6301294B1 (en) | Spread spectrum communication device | |
| US20010038667A1 (en) | Matched filter and receiver for mobile radio communication system | |
| US20080310374A1 (en) | Mitigation of interference in cell search by wireless transmit and receive units | |
| US7280587B2 (en) | Spectrum spread reception apparatus | |
| KR100197352B1 (en) | Parallel acquisition system using reference matched filter | |
| CN1230990C (en) | Search for signals in communication systems | |
| GB2320403A (en) | Serial Searcher for a DSSS Receiver | |
| KR100282612B1 (en) | Matched Filter Synchronous Acquisition for Asynchronous CD-A Mobile Terminal between Base Stations | |
| US7142588B2 (en) | Multi-peak detector of mobile telecommunication system and method thereof | |
| US7471719B2 (en) | Correlator | |
| KR950004645B1 (en) | Initial synchronization arrangements for parallel partial correlator | |
| JP2018121296A (en) | Signal detection circuit and signal detection method | |
| RU2763583C2 (en) | Method for determining the frequency in a receiver with subsampling | |
| KR100323590B1 (en) | Apparatus and method for synchronizing using auto-correlation character | |
| US7376177B2 (en) | Circuit and method for rake training during acquisition | |
| JPH10112672A (en) | Spread spectrum communication receiver | |
| KR100506041B1 (en) | Method and circuits for estimating peak value, and method and circuits for searching correlated maximum value | |
| JPH1065576A (en) | Synchronous acquisition circuit | |
| JP2002185361A (en) | Correlation peak detecting circuit | |
| RU2251801C9 (en) | Method for searching for multiple-beam broadband signal and device containing implementation of said method | |
| KR100537906B1 (en) | Code acquisition system and method in code division multiple access systems |