УСТРОЙСТВО ПРИЁМА ИНФОРМАЦИИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ НА ШУМОПОДОБНОМ СИГНАЛЕ
DEVICE FOR RECEIVING INFORMATION FROM A COMPUTER NETWORK ON A NOISE-LIKE SIGNAL

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в беспроводной вычислительной сети на шумоподобном сигнале (ШПС).
Известно устройство приёма информации системы связи на ШПС [1]. Однако данное устройство использует сравнительно короткие псевдослучайные последовательности постоянной длины, представляющие из себя последовательности Баркера, что недостаточно раскрывает возможности ШПС по увеличению дальности связи.
Известно устройство приёма информации цифровой системы связи с фазоманипулированным ШПС [2]. Данное устройство обеспечивает низкую помехоустойчивость канала передачи информации из-за того, что использует некогерентный приём вместо когерентного.
В качестве прототипа было выбрано наиболее близкое по технической сущности устройство приёма информации радиотелефонной системы связи с фазоманипулированным ШПС [2]. Устройство-прототип позволяет осуществить когерентный приём и позволяет использовать псевдослучайные последовательности различной длины для оценки дальности связи.
На фиг.1 представлена схема устройства-прототипа, где обозначено:
1 - приёмная антенна;
2 - смеситель;
3 - гетеродин;
4 - усилитель промежуточной частоты;
5 - генератор фазоманипулированного сигнала;
6 - коррелятор;
7 - синхронизатор;
8 - демодулятор;
9 - приёмник информации.
В известном устройстве выход приёмной антенны 1 подключён к первому входу смесителя 2; выход смесителя 2 подключён к входу усилителя промежуточной частоты 4; выход гетеродина 3 подключён ко второму входу смесителя 2; выход усилителя промежуточной частоты 4 подключён к первому входу коррелятора 6; выход генератора фазоманипулированного сигнала 5 подключён ко второму входу коррелятора 6; выход коррелятора 6 подключён к входу синхронизатора 7, к первому входу демодулятора 8; первый выход синхронизатора 7 подключён к входу гетеродина 3, второй выход синхронизатора 7 подключён к входу генератора фазоманипулированного сигнала 5, третий выход синхронизатора 7 подключён к третьему входу коррелятора 6 и второму входу демодулятора 8; выход демодулятора 8 подключён к входу приёмника информации 9.
Устройство-прототип работает следующим образом.
Полученный сигнал с выхода приёмной антенны 1 поступает на первый вход смесителя 2, на второй вход которого подаётся сигнал с выхода гетеродина 3. Работой гетеродина 3 управляет синхронизатор 7, вырабатывающий частоты согласно техническому заданию заказчика и управляющие сигналы. В смесителе 2 производится перенос сигнала на промежуточную частоту и передача полученного сигнала на вход усилителя промежуточной частоты 4. С выхода усилителя промежуточной частоты 4 сигнал поступает на первый вход коррелятора 6, который производит обработку принятого сигнала с использованием опорного фазоманипулированного сигнала, поступающего с выхода генератора фазоманипулированного сигнала 5. Частоты согласно техническому заданию заказчика и управляющие сигналы для коррелятора 6 и генератора фазоманипулированного сигнала 5 вырабатывает синхронизатор 7. Выходное напряжение с выхода коррелятора 6 поступает на входы синхронизатора 7 и демодулятора 8. Демодулятор 8 преобразует входное напряжение в информационное сообщение, которое поступает на вход получателя информации 9. Работой демодулятора 8 управляет синхронизатор 7, вырабатывающий частоты согласно техническому заданию заказчика и управляющие сигналы. Синхронизатор 7 в случае отсутствия синхронизации осуществляет поиск фазоманипулированного шумоподобного сигнала по времени и частоте, а затем поддерживает синхронизм.
Недостатками устройства-прототипа являются длительное время установления синхронизации по фазе псевдослучайной последовательности принимаемого сигнала, недостаточный контроль над уходом фазы псевдослучайной последовательности принимаемого сигнала, приводящий к продолжительному восстановлению синхронизации при когерентном приёме из-за наличия только одного коррелятора 6 и генератора фазоманипулированного сигнала 5.
Предлагаемое изобретение направлено на уменьшение времени установления синхронизации по фазе псевдослучайной последовательности принимаемого сигнала, улучшение контроля над уходом фазы псевдослучайной последовательности принимаемого сигнала при когерентном приёме за счёт введения новых элементов.
Это достигается тем, что в устройство приёма информации радиотелефонной системы связи с фазоманипулированным ШПС, содержащее приёмную антенну, смеситель, гетеродин, усилитель промежуточной частоты, второй генератор фазоманипулированного сигнала сопровождения, второй коррелятор сопровождения, синхронизатор, демодулятор, приёмник информации, при этом выход приёмной антенны подключён к первому входу смесителя, выход которого подключён к входу усилителя промежуточной частоты, выход которого подключён к первому входу второго коррелятора сопровождения, выход которого подключён к первому входу демодулятора, выход которого подключён к приёмнику информации, девятый выход синхронизатора подключён к входу второго генератора фазоманипулированного сигнала сопровождения, выход которого подключён ко второму входу второго коррелятора сопровождения, третий вход которого подключён к двенадцатому выходу синхронизатора, первый выход которого подключён к входу гетеродина, выход которого подключён ко второму входу смесителя, второй вход демодулятора подключён к двенадцатому выходу синхронизатора, пятый вход которого подключён к выходу второго коррелятора сопровождения, дополнительно введены первый, второй и третий генераторы фазоманипулированного сигнала поиска, первый, второй и третий корреляторы поиска, первый и третий генераторы фазоманипулированного сигнала сопровождения, первый и третий корреляторы сопровождения, при этом выходы первого, второго и третьего генераторов фазоманипулированного сигнала поиска подключены ко вторым входам первого, второго и третьего корреляторов поиска соответственно, выходы которых подключены к первым, вторым и третьим входам синхронизатора соответственно, восьмой и десятый выходы которого подключены к входам первого и третьего генераторов фазоманипулированного сигнала сопровождения соответственно, выходы которых подключены ко вторым входам первого и третьего корреляторов сопровождения соответственно, выходы которых подключены к четвёртому и шестому входам синхронизатора соответственно, второй, третий и четвёртый выходы которого подключены к входам первого, второго и третьего генераторов фазоманипулированного сигнала поиска соответственно, кроме того выход усилителя промежуточной частоты подключён к первым входам первого, второго и третьего корреляторов поиска соответственно, третьи входы которых подключены к пятым, шестым и седьмым выходам синхронизатора соответственно, одиннадцатый и тринадцатый выходы которого подключены к третьим входам первого и третьего корреляторов сопровождения соответственно, первые входы которых подключены к выходу усилителя промежуточной частоты.
На фиг.2 представлена схема заявляемого устройства, где обозначено:
1 - приёмная антенна;
2 - смеситель;
3 - гетеродин;
4 - усилитель промежуточной частоты;
10, 11, 12 - первый, второй и третий генераторы фазоманипулированного сигнала поиска;
7 - синхронизатор;
13, 14, 15 - первый, второй и третий корреляторы поиска;
16, 5, 17 - первый, второй и третий генераторы фазоманипулированного сигнала сопровождения;
18, 6, 19 - первый, второй и третий корреляторы сопровождения;
8 - демодулятор;
9 - приёмник информации.
В устройстве, представленном на фиг. 2, выход приёмной антенны 1 подключён к первому входу смесителя 2; выход смесителя 2 подключён к входу усилителя промежуточной частоты 4; выход гетеродина 3 подключён ко второму входу смесителя 2; выход усилителя промежуточной частоты 4 подключён к первому входу первого коррелятора поиска 13, к первому входу второго коррелятора поиска 14, к первому входу третьего коррелятора поиска 15, к первому входу первого коррелятора сопровождения 18, к первому входу второго коррелятора сопровождения 6, к первому входу третьего коррелятора сопровождения 19; выход первого генератора фазоманипулированного сигнала поиска 10 подключён ко второму входу первого коррелятора поиска 13; выход второго генератора фазоманипулированного сигнала поиска 11 подключён ко второму входу второго коррелятора поиска 14; выход третьего генератора фазоманипулированного сигнала поиска 12 подключён ко второму входу третьего коррелятора поиска 15; первый выход синхронизатора 7 подключён к входу гетеродина 3, второй выход синхронизатора 7 подключён к входу первого генератора фазоманипулированного сигнала поиска 10, третий выход синхронизатора 7 подключён к входу второго генератора фазоманипулированного сигнала поиска 11, четвёртый выход синхронизатора 7 подключён к входу третьего генератора фазоманипулированного сигнала поиска 12, пятый выход синхронизатора 7 подключён к третьему входу первого коррелятора поиска 13, шестой выход синхронизатора 7 подключён к третьему входу второго коррелятора поиска 14, седьмой выход синхронизатора 7 подключён к третьему входу третьего коррелятора поиска 15, восьмой выход синхронизатора 7 подключён к входу первого генератора фазоманипулированного сигнала сопровождения 16, девятый выход синхронизатора 7 подключён к входу второго генератора фазоманипулированного сигнала сопровождения 5, десятый выход синхронизатора 7 подключён к входу третьего генератора фазоманипулированного сигнала сопровождения 17, одиннадцатый выход синхронизатора 7 подключён к третьему входу первого коррелятора сопровождения 18, двенадцатый выход синхронизатора 7 подключён к третьему входу второго коррелятора сопровождения 6 и ко второму входу демодулятора 8, тринадцатый выход синхронизатора 7 подключён к третьему входу третьего коррелятора сопровождения 19; выход первого коррелятора поиска 13 подключён к первому входу синхронизатора 7; выход второго коррелятора поиска 14 подключён ко второму входу синхронизатора 7; выход третьего коррелятора поиска 15 подключён к третьему входу синхронизатора 7; выход первого генератора фазоманипулированного сигнала сопровождения 16 подключён ко второму входу первого коррелятора сопровождения 18; выход второго генератора фазоманипулированного сигнала сопровождения 5 подключён ко второму входу второго коррелятора сопровождения 6; выход третьего генератора фазоманипулированного сигнала сопровождения 17 подключён ко второму входу третьего коррелятора сопровождения 19; выход первого коррелятора сопровождения 18 подключён к четвёртому входу синхронизатора 7; выход второго коррелятора сопровождения 6 подключён к пятому входу синхронизатора 7 и к первому входу демодулятора 8; выход третьего коррелятора сопровождения 19 подключён к шестому входу синхронизатора 7; выход демодулятора 8 подключён к входу приёмника информации 9.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Полученный сигнал с выхода приёмной антенны 1 поступает на первый вход смесителя 2, на второй вход которого подаётся сигнал с выхода гетеродина 3. Работой гетеродина 3 управляет синхронизатор 7, вырабатывающий частоты согласно техническому заданию заказчика и управляющие сигналы. В смесителе 2 производится перенос сигнала на промежуточную частоту и передача полученного сигнала на вход усилителя промежуточной частоты 4. С выхода усилителя промежуточной частоты 4 сигнал поступает на первый вход первого коррелятора поиска 13, на первый вход второго коррелятора поиска 14, на первый вход третьего коррелятора поиска 15, на первый вход первого коррелятора сопровождения 18, на первый вход второго коррелятора сопровождения 6, на первый вход третьего коррелятора сопровождения 19. Второй генератор фазоманипулированного сигнала поиска 11 и второй генератор фазоманипулированного сигнала сопровождения 5 вырабатывают опорные фазоманипулированные сигналы с текущей фазой псевдослучайной последовательности. Третий генератор фазоманипулированного сигнала поиска 12 и третий генератор фазоманипулированного сигнала сопровождения 17 вырабатывают опорные фазоманипулированные сигналы с фазой псевдослучайной последовательности, сдвинутой на один кодовый символ назад относительно текущей фазы. Первый генератор фазоманипулированного сигнала поиска 10 и первый генератор фазоманипулированного сигнала сопровождения 16 вырабатывают опорные фазоманипулированные сигналы с фазой псевдослучайной последовательности, сдвинутой на один кодовый символ вперёд относительно текущей фазы. Первый, второй и третий корреляторы 13, 14, 15 производят обработку принятого сигнала с использованием опорных фазоманипулированных сигналов, поступающих с выходов первого, второго и третьего генераторов 10, 11, 12 соответственно. Первый, второй и третий корреляторы 18, 6, 19 производят обработку принятого сигнала с использованием опорных фазоманипулированных сигналов, поступающих с выходов первого, второго и третьего генераторов 16, 5, 17 соответственно. Устройство работает в двух режимах: поиск и сопровождение. В начальный момент времени устройство работает в режиме поиска, в котором производится поиск фазы псевдослучайной последовательности принимаемого сигнала для установления синхронизации. В режиме поиска в момент прохождения через корреляторы 13, 14, 15, 18, 6, 19 всей длины псевдослучайной последовательности принимаемого сигнала синхронизатор 7 сравнивает значения напряжений на своих входах, подключённых к выходам первого, второго и третьего корреляторов 13, 14, 15 и первого, второго и третьего корреляторов 18, 6, 19, с пороговым значением и среди значений напряжений, равных пороговому или превысивших его, находит максимальное. Если на выходе коррелятора 13 синхронизатором 7 было обнаружено максимальное, равное пороговому значению или превышающее его напряжение, производится сдвиг разрядов регистров генераторов 10, 11, 12 на один кодовый символ вправо, если на выходе коррелятора 15 - производится сдвиг разрядов регистров генераторов 10, 11, 12 на один кодовый символ влево, если на выходе коррелятора 14 - значения разрядов регистров генераторов 10, 11, 12 остаются без изменений. После этого получившиеся значения регистров генераторов 10, 11, 12 присваиваются регистрам генераторов 16, 5, 17 соответственно, устройство переходит в режим сопровождения. Если на выходе коррелятора 18 синхронизатором 7 было обнаружено максимальное, равное пороговому значению или превышающее его напряжение, производится сдвиг разрядов регистров генераторов 16, 5, 17 на один кодовый символ вправо, если на выходе коррелятора 19 - производится сдвиг разрядов регистров генераторов 16, 5, 17 на один кодовый символ влево, если на выходе коррелятора 6 - значения разрядов регистров генераторов 16, 5, 17 остаются без изменений. После этого получившиеся значения регистров генераторов 16, 5, 17 присваиваются регистрам генераторов 10, 11, 12 соответственно, устройство переходит в режим сопровождения. Если все значения напряжений на входах синхронизатора 7 меньше порогового, происходит сдвиг значений регистров генераторов 10, 11, 12 на один кодовый символ вправо, запускается новый цикл режима поиска. В режиме сопровождения в момент прохождения через первый, второй, третий корреляторы 18, 6, 19 всей длины псевдослучайной последовательности принимаемого сигнала синхронизатор 7 сравнивает значение напряжения на своём пятом входе, который подключён к выходу второго коррелятора 6, с пороговым значением. Если значение на пятом входе синхронизатора 7 равно пороговому значению или превышает его, то это свидетельствует о том, что установлена синхронизация фаз псевдослучайной последовательности принимаемого сигнала и псевдослучайной последовательности опорного сигнала на втором входе второго коррелятора 6. В этом случае устройство работает синхронно с принимаемым сигналом, запускается новый цикл режима сопровождения. Если значение на пятом входе синхронизатора 7 ниже порогового значения, считается, что произошла потеря синхронизации фаз псевдослучайной последовательности принимаемого сигнала и псевдослучайной последовательности опорного сигнала, поступающего на второй вход второго коррелятора 6. В этом случае синхронизатор 7 сравнивает значения напряжения на своих четвёртом и шестом входах, подключённых к выходам первого и третьего корреляторов 18, 19 соответственно, с пороговым значением и среди значений напряжений, равных пороговому значению или превысивших его, находит максимальное. Если на выходе коррелятора 18 синхронизатором 7 было обнаружено максимальное, равное пороговому значению или превышающее его напряжение, производится сдвиг разрядов регистров генераторов 16, 5, 17 на один кодовый символ вправо, если на выходе коррелятора 19 - производится сдвиг разрядов регистров генераторов 16, 5, 17 на один кодовый символ влево. Считается, что произошло восстановление синхронизации по фазе псевдослучайной последовательности принимаемого сигнала, запускается новый цикл режима сопровождения. Если значения напряжений на четвёртом и шестом входах синхронизатора 7, подключённых к выходам первого или третьего корреляторов 18, 19 соответственно, меньше порогового, считается, что синхронизацию по фазе псевдослучайной последовательности принимаемого сигнала не удалось восстановить в режиме сопровождения, устройство переходит в режим поиска. Напряжение с выхода второго коррелятора 6 подаётся на первый вход демодулятора 8, который преобразует поступающий сигнал в информационное сообщение. Информационное сообщение с выхода демодулятора 8 поступает на вход приёмника информации 9. Работой гетеродина 3, генераторов фазоманипулированного сигнала 10, 11, 12, корреляторов 13, 14, 15, генераторов фазоманипулированного сигнала 16, 5, 17, корреляторов 18, 6, 19, демодулятора 8 управляет синхронизатор 7, вырабатывающий частоты согласно техническому заданию заказчика и управляющие сигналы. Также синхронизатор 7 управляет режимами работы устройства.
Источники информации
1. Патент США № 5077753, кл. H04L 27/30, 1991.
2. Л.Е. Варакин «Системы связи с шумоподобными сигналами», М., «Радио и связь», 1985 г., 384 с.