RU2121756C1 - Autocorrelation method for receiving noise-like signals - Google Patents

Abstract

FIELD: radio engineering; broad-band signal receivers and synchronizers. SUBSTANCE: method involves multiplying signal received by reference signal and integrating product obtained; reference signal is shaped by paired multiplication of delayed components of received signal and products obtained; received signal components are delayed by time spaces multiple of clock period and ratios of multiplication correspond to added digits in recurrent relation; each delayed value or product obtained is used as cofactor only once. EFFECT: provision for receiving noise-like signals with known recurrent relation.

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в цифровых системах связи, в частности, для приема широкополосных сигналов и в устройствах синхронизации. The invention relates to radio engineering and can be used in digital communication systems, in particular, for receiving broadband signals and in synchronization devices.

Цель изобретения - обеспечение приема шумоподобных сигналов с известным рекуррентным соотношением. The purpose of the invention is the provision of reception of noise-like signals with a known recurrence ratio.

Сущность способа автокорреляционного приема шумоподобных сигналов заключается в следующем. The essence of the method of autocorrelation receiving noise-like signals is as follows.

Предположим, что принимаемая псевдослучайная последовательность (ПСП) создается на основе рекуррентного соотношения:
x_i= x $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{⊕}}{\text{i-5}}$ x $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{⊕}}{\text{i-4}}$ x_i-3.
Соответствующая ПСП содержит 14 элементов и имеет вид 00001001111011. При передаче по каналу связи такой последовательности модулируют несущую (модулированную передаваемым сообщением или немодулированную). Модуляция несущей такой ПСП создает широкополостность, т.е. расширяет полосу частот сигнала. При приеме нужно устранить широкополосную модуляцию. Устранить широкополосную модуляцию можно до детектора (демодулятора) - для этого нужно обеспечить постоянство модулированного параметра на всей протяженности ПСП, либо после детектора - в этом случае нужно выделенную детектором ПСП в виде посылок постоянного тока преобразовать в постоянное напряжение, используя для перемножения символов операцию суммирования по модулю 2. При устранении широкополосной модуляции после детектора согласно данному способу нужно перемножить символы: 1-й - задержанный на 5 тактов, 2-й - задержанный на 4 такта и 3-й - задержанный на 3 такта. Такое перемножение (для данного примера 0+0+0) дает значение 6-го символа (0). В следующий тактовый интервал времени перемножаются 2-й, 3-й и 4-й символы (0+0+0) и дают значения 7-го символа (0). Затем перемножаются 3-й, 4-й и 5-й символы (0+0+1) и дает значение 8-го символа (1) и т.д.Suppose that the received pseudo-random sequence (PSP) is created based on the recurrence relation:
x _i = x $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{⊕}}{\text{i-5}}$ x $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{⊕}}{\text{i-4}}$ x _i-3 .
The corresponding memory bandwidth contains 14 elements and has the form 00001001111011. When transmitting such a sequence through a communication channel, the carrier is modulated (modulated by the transmitted message or unmodulated). The modulation of the carrier of such a bandwidth creates a broadband, i.e. expands the frequency band of the signal. When receiving, you need to eliminate broadband modulation. You can eliminate broadband modulation before the detector (demodulator) - for this you need to ensure the modulated parameter is constant over the entire length of the memory bandwidth, or after the detector - in this case, you need to convert the memory bandwidth selected in the form of DC packages to DC voltage using the summation operation to multiply the symbols by module 2. When eliminating broadband modulation after the detector, according to this method, you need to multiply the characters: 1st — delayed by 5 clock cycles, 2nd — delayed by 4 clock cycles and 3- - arrested on 3 cycles. Such a multiplication (for this example, 0 + 0 + 0) gives the value of the 6th character (0). In the next clock interval, the 2nd, 3rd, and 4th symbols are multiplied (0 + 0 + 0) and give the values of the 7th symbol (0). Then the 3rd, 4th and 5th characters are multiplied (0 + 0 + 1) and gives the value of the 8th character (1), etc.

Сопоставление получающегося в результате перемножения i-го символа с i-м символом исходной последовательности показывает их совпадение. Перемножение полученной последовательности с входной при выполнении операции сверстки дает на каждом такте символ 0, так как перемножаемые символы совпадают. Таким образом, действие широкополосной модуляции на выходе не появляется, т. е. происходит устранение широкополосной модуляции. Если же модуляция осуществлялась ПСП, не соответствующая данному рекуррентному соотношению, то после последнего перемножения вместо постоянного напряжения получим некоторую случайную последовательность; устранения широкополосной модуляции в этом случае не происходит. Comparison of the resultant multiplication of the ith symbol with the ith symbol of the original sequence shows their coincidence. Multiplying the obtained sequence from the input one during the performance of the make-up operation yields the symbol 0 at each step, since the multiplied symbols coincide. Thus, the effect of broadband modulation does not appear at the output, i.e., the elimination of broadband modulation occurs. If the modulation was carried out by SRP, which does not correspond to this recurrence relation, then after the last multiplication, instead of constant voltage, we get some random sequence; elimination of broadband modulation in this case does not occur.

Рассмотрим процесс устранения широкополосной модуляции до детектора. Допустим, что широкополосность вводилась за счет фазовой модуляции несущей ПСП ранее рассмотренного вида. Тогда символ 1 будет соответствовать высокочастотная посылка x₁= cosωt, а символ 0 - посылка x₀= cos(ωt+π). Перемножение символов в соответствии с рекуррентным соотношением дает в данном случае составляющие с частотами ω и 3ω, причем фазы этих составляющих совпадают с фазами соответствующих (по номеру) посылок входного сигнала. Действительно, перемножая 1-ю, 2-ю и 3-ю посылки получим 6-ю посылку
x₆= 1/4cos3ωt+3/4cosωt.
Такой же вид будет иметь посылка x₇. Далее для 8-й, 9-й и 10-й посылок получим
x_8,9,10= 1/4cos(3ωt+π)+3/4cos(ωt+π).
После попарного перемножения выполняется операция перемножения полученных колебаний с входными, при этом для любых символов получим
x_i= 1/8cos4ωt+1/2cos2ωt+3/8.
Операция интегрирования, которую можно реализовать в виде узкополосного полосового фильтра, настроенного на частоту 2ω или 4ω, или в виде фильтра нижних частот, выделяющего постоянную составляющую x_i, позволяет выделить любую из этих составляющих, т. е. напряжение, не имеющее изменений по закону ПСП; таким образом произошло устранение широкополосной модуляции, интегрирование обеспечивает не только выделение составляющей с желаемой частотой, но и сглаживание амплитудных изменений.Consider the process of eliminating broadband modulation before the detector. Let us assume that broadband was introduced due to the phase modulation of the carrier of the SRP of the previously considered form. Then symbol 1 will correspond to the high-frequency premise x ₁ = cosωt, and symbol 0 will correspond to the premise x ₀ = cos (ωt + π). The multiplication of symbols in accordance with the recurrence relation gives in this case components with frequencies ω and 3ω, and the phases of these components coincide with the phases of the corresponding (by number) bursts of the input signal. Indeed, multiplying the 1st, 2nd and 3rd parcels we get the 6th parcel
x ₆ = 1 / 4cos3ωt + 3 / 4cosωt.
The package x ₇ will have the same form. Next, for the 8th, 9th and 10th packages we get
x _8,9,10 = 1 / 4cos (3ωt + π) + 3 / 4cos (ωt + π).
After pairwise multiplication, the operation of multiplying the obtained oscillations with the input ones is performed, and for any symbols we get
x _i = 1 / 8cos4ωt + 1 / 2cos2ωt + 3/8.
The integration operation, which can be implemented in the form of a narrow-band bandpass filter tuned to a frequency of 2ω or 4ω, or in the form of a low-pass filter that emits a constant component x _i , allows you to select any of these components, i.e., the voltage that does not have changes according to the law PSP; Thus, the elimination of broadband modulation occurred, the integration provides not only the selection of the component with the desired frequency, but also the smoothing of the amplitude changes.

При нечетном числе попарных перемножений (что соответствует рекуррентному соотношению с нечетным числом операций) отмеченная закономерность сохраняется: после умножения сигнала, полученного после попарного перемножения задержанных значений входного сигнала, не соответствующие посылки входного сигнала получим напряжение, содержащее нечетные гармоники частоты входного сигнала, причем все они не имеют широкополосной модуляции. Например, используя ПСП с рекуррентным соотношением x_i= x $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{⊕}}{\text{i-5}}$ x_i-3, получим ПСП вида 0000100101100111110; модулируя этой ПСП несущую по фазе, получим широкополосный высокочастотный сигнал. Для устранения широкополосности в приемнике нужно осуществлять одно перемножение посылок, задержанных на три и на пять тактов, при этом получим посылки двух видов: x₀= 1/2(cos2ωt+1) - соответствуют символам "0" модулирующей ПСП, и x₁= 1/2[cos(2ωt+π-1)] соответствуют символам "1". После перемножения полученных посылок на соответствующие элементы входного сигнала (т.е. на cosωt или на cos(ωt+π) получим посылки одного вида x_i= 1/4cos3ωt+3/4cosωt. Одна из этих составляющих выделяется с помощью операции интегрирования (узкополосной фильтрацией). В результате получим напряжение, не имеющее широкополосной модуляции.With an odd number of pairwise multiplications (which corresponds to a recurrence relation with an odd number of operations), the noted regularity is preserved: after multiplying the signal obtained after pairwise multiplying the delayed values of the input signal, we do not correspond to the sending of the input signal and obtain a voltage containing odd harmonics of the frequency of the input signal, all of which do not have broadband modulation. For example, using SRP with a recurrence relation x _i = x $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{⊕}}{\text{i-5}}$ x _i-3 , we obtain a bandwidth of the form 0000100101100111110; modulating this carrier bandwidth in phase, we obtain a broadband high-frequency signal. To eliminate the broadband in the receiver, one need to multiply the packages delayed by three and five clock cycles, and we will get two types of packages: x ₀ = 1/2 (cos2ωt + 1) - correspond to the characters "0" of the modulating SRP, and x ₁ = 1/2 [cos (2ωt + π-1)] matches the characters "1". After multiplying the received premises by the corresponding elements of the input signal (i.e., by cosωt or by cos (ωt + π), we obtain parcels of the same type x _i = 1 / 4cos3ωt + 3 / 4cosωt. One of these components is extracted using the integration operation (narrowband filtering). As a result, we obtain a voltage that does not have broadband modulation.

Такой же результат получается при использовании частотной модуляции несущей. The same result is obtained when using carrier frequency modulation.

Claims (1)

Способ автокорреляционного приема шумоподобных сигналов, заключающийся в перемножении принимаемого сигнала с опорным сигналом и интегрировании полученного произведения, отличающийся тем, что, с целью обеспечения приема шумоподобных сигналов с известным рекуррентным соотношением, опорный сигнал формируют путем попарного перемножения задержанных элементов принятого сигнала и полученных произведений, причем задержка элементов принятого сигнала осуществляется на интервалы времени, кратные тактовому периоду, и коэффициенты кратности соответствуют суммируемым разрядам в рекуррентном соотношении, а каждое задержанное значение или полученное произведение используется в качестве сомножителя только один раз. The method of autocorrelation receiving noise-like signals, which consists in multiplying the received signal with a reference signal and integrating the resulting product, characterized in that, in order to ensure the reception of noise-like signals with a known recurrence ratio, the reference signal is formed by pairwise multiplication of the delayed elements of the received signal and the received products, the delay of the elements of the received signal is carried out at time intervals that are multiples of the clock period, and the multiplicity factors correspond summable discharges in recurrence relation, and each value or delayed resulting product is used only once as a cofactor.