СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ И ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ СЛОЖНЫХ ПСЕВДОШУМОВЫХ СИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
INFORMATION TRANSMISSION AND PROCESSING METHOD AT USING COMPOSITE PSEUDONOISE SIGNALS, AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Предложенные технические решения предназначены для использования в радиотехнике, в области передачи информации в космических командных радиолиниях, использующих псевдошумовые сигналы.
В настоящее время известно множество способов и устройств вхождения в синхронизм псевдошумовых сигналов и оптимального приема информации, которые широко представлены в технической литературе (см. например, монографии:
[1] Алексеев А.И., Шереметьев А.Г., Тузов Г.И., Глазов В.Б.
Теория и применение псевдослучайных сигналов. - М.: Наука, 1969, 367 с,
[2] Шумоподобные сигналы в системах передачи информации./ Под редакцией В.Б.Пестрякова. - М.: Сов. радио, 1973, 424 с,
[3] Помехозащищенность радиосистем со сложными сигналами./ Под редакцией Г.И.Тузова. - М.: Радио и связь, 1985, стр.264.
Однако даже в тех случаях, когда длительность символа информации совпадает с периодом псевдошумового сигнала, используется несинхронный способ передачи информации. Откуда следует необходимость введения дополнительного блока для обеспечения символьной синхронизации приемных устройств. Так, при передаче стандартизированной в США транспортной структуры данных канала Телеуправления CLTU, данный блок Последовательности Обнаружения имеет длину как минимум 16 байт и представляет собой чередующиеся «нули» и « единицы» с завершением «единицей».
Известно множество Патентов на изобретения, посвященных усовершенствованию различных этапов обработки информации, передаваемой псевдошумовыми сигналами, например:
«Способ и устройство синхронизации псевдослучайных последовательностей» - Патент на изобретение №2320080 от 2006.01;
«Устройство тактовой синхронизации псевдослучайных последовательностей» - Патент на изобретение №1092744 от 2006.01;
«Способ и устройство широкополосной многоканальной адресной дуплексной связи»-Заявка на изобретение №2187204 от 2002.08.10.;
Патент на изобретение №1840128;
Патент на изобретение №2033640;
Патент на изобретение №2192093 и т.д.
В качестве прототипа предлагаемому способу принимается способ корреляционного приема информации, передаваемой псевдошумовыми сигналами, указанный в п.6.2 [2] и выполняющий следующие операции:
1. Вхождение в синхронизм опорного генератора с входным ПШ-сигналом как по несущей частоте и фазе ВЧ, так и по фазе ПШ-сигнала.
2. Слежение опорного генератора за изменениями входного сигнала, в частности из-за наличии доплеровской частоты.
3. Прием и оптимальная обработка управляющей (командно-программной) информации.
В качестве ближайшего аналога предлагаемому устройству принимается устройство синтеза приемников ДЧМ- и ЧФМ-сигналов. П.4.5 [3], рис.4.19.
В современных командных радиолиниях значительно возросла скорость передачи командной информации (КПИ), а следовательно, длительность символа КПИ стала соизмерима с периодом ПШ-сигнала.
При выполнении условия tc=1/n*Тпш, где: n-1, 2, - целое число, открывается возможность выделения сигналов тактовой частоты КПИ, или сигналов, синхронизирующих внутренний генератор тактовой частоты приемного устройства, из самого псевдошумового сигнала, без передачи дополнительного блока, содержащего информацию тактовой частоты КПИ.
Предлагаемое техническое решение направлено на устранение указанной избыточности с одновременным увеличением точности формирования тактовых сигналов.
Предлагаемый способ передачи и обработки двоичной информации при использовании псевдошумовых сигналов заключается в том, что на передающей стороне передний фронт символов информации привязывается к i-й фазе периода псевдошумового сигнала, а на приемной стороне после вхождения в синхронизм производят выделение тактовых сигналов, привязанных к известной фазе опорного псевдошумового сигнала.
Предложенное изобретение поясняется чертежом, где представлена структурная схема устройства обработки двойной информации при использовании псевдошумовых сигналов, где:
1 - корреляционная схема выделения информации, использующей псевдошумовые сигналы;
2 - генератор опорного псевдошумового сигнала;
3 - блок n-разрядных ключей,
4 - n-разрядный регистр;
5 - устройство поиска (слежения);
6 - пороговое устройство;
7 - (n+1)разрядная схема И, выделения i-й кодовой структуры псевдошумового сигнала;
8 - (n+1)разрядная схема И, выделения (i-1) кодовой структуры ПШС.
S(t) - входной сигнал;
«исх» - импульс, устанавливающий генератор опорного псевдошумового сигнала (2) в нулевое состояние;
«Уст.Код» - n-разрядный код, записываемый в регистр (4);
«уст.Имп» - импульс перезаписи n-разрядного кода (4) в генератор опорного псевдошумового сигнала (2), привязанный к местной шкале времени и позволяющий сократить время проведения операции вхождения в синхронизм;
i
Тф - выходной сигнал, привязанный по времени к i-й фазе псевдошумового опорного сигнала.
Устройство обработки двоичной информации при использовании псевдошумовых сигналов, включающее в себя последовательно соединенные n-разрядный регистр, управляющий вход которого соединен с входным сигналом «уст.код», n-разрядный блок ключей, управляющий вход которого соединен с входным сигналом «уст.имп», генератор опорного псевдошумового сигнала, выход которого соединен с вторым входом корреляционной схемы обнаружения сигналов двоичной информации, на первый вход которой подают входной сигнал S(t), с первого выхода которой последовательно выдают символы двоичной информации, а второй выход соединен с первым входом устройства поиска, второй вход которого соединен с выходом порогового устройства, а его выход - с тактовым входом генератора опорного псевдошумового сигнала, второй управляющий вход которого соединен с входом «исх.», отличающийся тем, что в него введены две (n+1)-входовые схемы И, n входов которых соединяют с n выходами генератора опорного псевдошумового сигнала в соответствии с выделяемыми (i-1)-й и i-й фазами псевдошумового сигнала, (n+1)-е входы соединяют с вторым выходом корреляционной схемы выделения информации, а их выходы - с соответствующими входами корреляционной схемы обнаружения сигналов двоичной информации.
Рассмотрим работу устройства, приведенного на чертеже.
В исходном состоянии генератор опорного псевдошумового сигнала (2) сброшен, в n-разрядный регистр (4) заложен установочный (литерный) код ПШ сигнала.
c
пш
По сигналу, поступающему на вход «уст.имп.», код из блока (4) через (3) переписывают в блок (2). С выхода устройства поиска (5) на блок (2) поступают тактовые режима поиска, т.е. t=t+Δ. С выхода (2) на второй вход (1) подают опорный ПШ сигнал режима поиска. На первый вход блока (1) поступает входной ПШ сигнал. В блоке (1) производят подстройку опорного ПШ сигнала как по высокой частоте и фазе, так и по фазе (задержке) ПШ сигнала Ветвь обратной управляющей связи по задержке ПШ сигнала: - второй выход (1) - первый вход (5) - выход блока (5) - тактовый вход (2) - выход блока (2) - второй вход (1). С второго выхода (1) результирующая взаимокорреляционная функция сигналов, поступающих на первый и второй входы (1), подают на первый вход(5), вход (6) и (n+1)-е входы (7) и (8).
c
пш
При срабатывании порогового устройства (6) с его выхода подают управляющий сигнал на второй вход (5), переводящий режим поиска в режим слежения (т.е. t=t).
с
пш
c
пш
В момент формирования (n-1)-й и (n)-й опорной фазы ПШ сигнала (2) последовательно срабатывают блоки (7) и (8). Сигналы с их выходов поступают на интеграторы оптимальной схемы выделения символов управляющей (командной) информации в качестве опросного и сбросового сигналов при t=t, или в качестве синхронизирующих сигналов при t=k*t, где k=2, 3, 4 - целое число.
Сигналы, поступающие с выходов (7) и (8), четко привязаны к концам символов командной информации с учетом условий распространения сигнала, в частности убирается влияние доплеровской частоты.
Произведем оценку предложенного технического решения.
1. Предложенное техническое решение осуществляет символьную синхронизацию без введения дополнительного блока выделения тактовой частоты.
2. Точность выделяемых тактовых сигналов выше, чем в существующих схемах, так как:
а) полученные выходные сигналы характеризуются длительностью
и
Т=Тпш/В, где Тпш - период псевдошумового сигнала, равный длительности символа информации; В - база псевдошумового сигнала;
б) выделенные выходные тактовые сигналы находятся в кольце автоматической подстройки и поэтому отслеживают изменения доплеровской частоты.