УСТРОЙСТВО СИНХРОНИЗАЦИИ ПСЕВДОСЛУЧАЙНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ДЛЯ СИСТЕМ СВЯЗИ С МНОГОЧАСТОТНЫМИ СИГНАЛАМИ
APPARATUS FOR SYNCHRONISING PSEUDORANDOM SEQUENCE FOR COMMUNICATION SYSTEMS WITH MULTIFREQUENCY SIGNALS

Предлагаемое изобретение относится к области передачи дискретной информации и может быть использовано для синхронизации псевдослучайной последовательности (ПСП) в каналах низкого качества при наличии организованных помех в системах связи с многочастотными сигналами, например в системах связи с множественным доступом МС-CDMA.
Устройством-аналогом является устройство, реализованное на основе патента РФ №2486682, H04L 7/02, опубликованного в 2013 году.
Известный аналог содержит последовательно соединенные первый ключ, ЛРР с обратными связями, блок сравнения, а также второй ключ, выход и вход которого соединен соответственно со входом и выходом ЛРР с обратными связями, другой выход которого подключен ко входу дешифратора, счетчик ошибок, а также блок сложения и детектор качества канала связи, выход которого подключен ко входу блока сложения, при этом выход блока сравнения подключен к другому входу блока сложения.
Недостатком данного аналога является низкая вероятность различения сбоя синхронизации от возрастания ошибок при наличии организованных помех в канале связи. К тому же устройство разработано для традиционных систем связи с одной несущей и при использовании его в системах с многими несущими или поднесущими, например в системах связи с MC-CDMA уменьшается точность синхронизации ПСП за счет неполного использования частотного ресурса, когда передача ПСП происходит только на одной поднесущей.
2
Наиболее близким техническим решением является устройство, описанное в а.с. 698145 СССР, МКИ H04L 7/02. Устройство синхронизации псевдослучайных последовательностей [Текст] / Ф.Г. Хисамов (СССР). - №2530974/18-09; заявл. 27.09.77; опубл. 15.11.79, Бюл. №42. - 3 с.: ил.).
Известное устройство синхронизации ПСП содержит последовательно соединенные первый ключ, линейный рекуррентный регистр с обратными связями (ЛРР), блок сравнения, а также второй ключ, выход и вход которого соединен соответственно со входом и выходом ЛРР с обратной связью, другой выход которого подключен ко входу дешифратора, при этом на вход первого ключа и другой вход блока сравнения подан входной сигнал, счетчик ошибок и счетчик импульсов, выход которого подключен ко вторым входам первого и второго ключей, а также блок сложения и последовательно соединенные детектор качества, дополнительный счетчик и элемент запрета, выход которого подключен к третьему входу первого ключа, а выход детектора качества подключен к входу блока сложения, выход которого соответственно через счетчик подключен к другому входу элемента запрета, и через счетчик - к другому входу дополнительного счетчика, при этом выход блока сравнения подключен к другому входу блока сложения.
Существенным недостатком этого устройства является то, что при возрастании организованных помех в канале связи повышается вероятность преждевременного перехода системы синхронизации из автономного в канальный режим синхронизации из-за наличия в схеме блока дополнительного счетчика. Недостатком также является то, что устройство разработано для традиционных систем связи с одной несущей.
Цель изобретения - повышение точности синхронизации псевдослучайных последовательностей в системах связи с многочастотными сигналами и повышение вероятности предотвращения преждевременного переключения системы синхронизации из автономного в канальный режим синхронизации при возрастании организованных помех в канале связи.
Цель достигается тем, что в устройство синхронизации псевдослучайной последовательности, содержащее последовательно соединенные первый ключ, линейный рекуррентный регистр с обратными связями (ЛРР), блок сравнения, а также второй ключ, выход и вход которого соединены соответственно со входом и выходом регистра с обратной связью, другой выход которого подключен ко входу дешифратора, счетчик ошибок, счетчик импульсов, выход которого подключен ко вторым входам первого и второго ключей, и блок сложения, выход которого соответственно через счетчик подключен к одному из входов элемента запрета, выход которого подключен к третьему входу первого ключа, при этом выход блока сравнения подключен к другому входу блока сложения, добавлены блок управления и блок решающего устройства. Один из выходов блока управления подключен к одному из входов решающего устройства, а другой к входам элемента запрета и блоку сложения. Входы блока управления подключены к выходам детекторов качества подканалов. На параллельные входы блока решающего устройства подается ПСП из подканалов (поднесущих), а выход подключен к входу первого ключа и входу блока сравнения.
Благодаря новой совокупности существенных признаков за счет исключения из схемы устройства блока дополнительного счетчика и добавления блока управления и блока решающего устройства повышается вероятность предотвращения преждевременного переключения системы синхронизации из автономного в канальный режим синхронизации при возрастании организованных помех в канале связи, сохраняя при этом возможность предотвращения вероятности ложной синхронизации и точность определения сбоя синхронизации, а также повышается вероятность синхронизации ПСП при использовании устройства в системах связи с многочастотными сигналами за счет использования одновременно нескольких поднесущих для передачи ПСП.
Анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественными всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного устройства условию патентоспособности «новизна».
Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного объекта, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».
На фиг. 1 представлена структурная схема устройства синхронизации псевдослучайной последовательности для систем связи с многочастотными сигналами. Используемые в фигуре обозначения:
1
N
K…K - идентификатор подканала или номер поднесущей в диапазоне 1…N;
КИ - канал индикации качества канала связи;
КУ - канал управления;
ПСП - псевдослучайная последовательность.
Принцип работы устройства поясняется фигурой 1.
Предложенное устройство содержит последовательно соединенные первый ключ 1, регистр 2 с обратной связью, блок 3 сравнения, а также второй ключ 4, выход и вход которого соединены соответственно со входом и выходом регистра 2, другой выход которого подключен ко входу дешифратора 5, при этом на вход первого ключа 1 и другой вход блока 3 сравнения подан сигнал с выхода блока 11 решающего устройства, на параллельные входы которого подается ПСП из подканалов, а также счетчик 6 ошибок и счетчик 7 импульсов, выход которого подключен ко вторым входам первого и второго ключей 1 и 4. Устройство содержит также блок 8 сложения и последовательно соединенные блок 10 управления, к входам которого подключены детекторы 12, 13, 14 качества подканалов, и элемент 9 запрета, выход которого подключен к третьему входу первого ключа 1, причем выход КУ блока 10 управления подключен к входу КУ блока решающего устройства и выход КИ подключен к входу блока 8 сложения, выход которого соответственно через счетчик 6 подключен к другому входу элемента 9 запрета, при этом выход блока 3 сравнения подключен к другому входу блока 8 сложения.
Устройство работает следующим образом. Формирование местной ПСП на основе принятой осуществляется при помощи пропускания ПСП из подканалов через блок 11 решающего устройства и ключ 1 в регистр 2, где формируется местная ПСП, которая затем поступает в блок 3 сравнения. Одновременно на другой вход блока 3 сравнения поступает ПСП из блока 11 решающего устройства.
Блок 11 решающего устройства в зависимости от сигнала управления, передаваемого в КУ от блока 10 управления, по мажоритарному алгоритму (по большинству) принимает решение о значении передаваемой ПСП. Блок 10 управления на основе сигналов от детекторов 12, 13, 14 качества подканала на выход КУ передает блоку 11 решающего устройства данные о подканалах, которые будут учитываться в процессе принятия решения. При отсутствии хотя бы одного подканала с хорошим качеством или, наоборот, при наличии всех подканалов с хорошим качеством блок 11 решающего устройства при принятии решения будет учитывать все подканалы. На выход КИ блок 10 управления передает сигнал о состоянии канала, в частности при отсутствии хотя бы одного подканала с хорошим качеством связи на выход КИ будет передаваться сигнал о плохом состоянии канала связи (всех подканалов), в противном случае сигнал КИ будет отсутствовать. Таким образом, блок 10 управления и блок 11 решающего устройства повышают помехозащищенность системы синхронизации за счет выбора наименее зашумленных подканалов.
В блоке 3 происходит сравнение принимаемой и местной ПСП и при их совпадении выдаются нули на блок 8, где производится операция логического сложения результатов предыдущего сравнения с сигналами выхода КИ от блока 10 управления. Если сигналы КИ блока 10 управления отсутствуют, нули от блока 3 через блок 8 поступают на счетчик 7 и после совпадений в блоке 3 сигнал счетчика 7 сбрасывает счетчик 6 и переводит формирование местной ПСП в автономный режим при помощи ключей 1 и 4, которые соответственно отключают регистр 2 от канала и переключают его в автономный режим работы. Переход в режим автономного формирования местной ПСП влечет за собой выполнение операции выделения сигнала фазового пуска в дешифраторе 5, на который ПСП поступает параллельным кодом из регистра 2 (показано широкой стрелкой). При этом выделение сигналов фазового пуска на приеме и передаче происходит синхронно.
Таким образом, операция формирования местной ПСП в автономном режиме выполняется в зависимости от сигналов, поступающих как от блока 3, так и от блока 10 управления, тем самым исключается возможность выполнения этой операции при появлении необнаруженных ошибок и местной и принимаемой ПСП в результате их сравнения, приводящих к ложной синхронизации. При возникновении в сравниваемых битах ПСП идентичных ошибок, которые при сравнении скомпенсировали друг друга, со схемы сравнения идут нули, которые поступают на блок 8, Однако при этом с блока 10 управления будут идти единицы, свидетельствующие об ухудшении состояния подканалов связи за счет операции логического сложения в блоке 8, сигналы стирания будут сбрасывать счетчик 7 и записываться в счетчик 6. Таким образом, формирование ПСП будет продолжаться в линейном режиме, т.е. на основе принятой ПСП.
В процессе работы предложенного устройства возникают ситуации, когда качество всех подканалов, на которых передается ПСП, ухудшается из-за возрастания организованных помех, и тогда даже при наличии синхронизации из блока 3 будут выделяться ошибки, которые фиксируются в счетчике 6. Однако в этом случае начнут выделяться и сигналы КИ от блока 10 управления, которые не позволят сигналам от счетчика 6 пройти через элемент запрета 9 и перевести при помощи ключа 1 формирование местной ПСП в канальный режим, т.е. в режим синхронизации. Следовательно, использование сигналов КИ от блока 10 управления предотвращает преждевременный переход системы в канальный режим синхронизации, и дает возможность производить это только при действительном сбое синхронизации ПСП, когда при сравнении местной и принимаемой ПСП возникает поток ошибок, а канал находится в хорошем состоянии, о чем будет свидетельствовать отсутствие сигналов КИ от блока 10 управления.