RU2238612C2

RU2238612C2 - Adaptive method and device for detecting and identifying sync signals

Info

Publication number: RU2238612C2
Application number: RU2002132777A
Authority: RU
Inventors: А.А. Дрюченко (RU); А.А. Дрюченко; А.Н. Мокроусов (RU); А.Н. Мокроусов; Н.М. Радько (RU); Н.М. Радько
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно-исследовательский институт связи"
Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2002-12-05
Publication date: 2004-10-20

Abstract

FIELD: radio engineering.

SUBSTANCE: proposed method that can be used in adaptive radio communication systems for digital processing in search (asynchronous reception) mode includes gating of received element and noise mixture at frequency higher by k times than clock frequency to obtain sequence of k N readings (N is code content)and variation of identification threshold when identifying with code in compliance with signal quality control for k sequences of N readings obtained by dividing sequence of k N readings. Newly introduced in device implementing proposed method are delay line, k memories, k switch units, series-connected controlled-threshold comparator and counter, series-connected microprocessor and memory register.

EFFECT: reduced search time.

2 cl, 5 dwg

Description

Предлагаемый способ и устройство для его осуществления относятся к области радиотехники и могут найти применение в адаптивных системах радиосвязи для дискретной обработки в режиме поиска (асинхронный прием).The proposed method and device for its implementation relate to the field of radio engineering and can find application in adaptive radio communication systems for discrete processing in search mode (asynchronous reception).

Известен способ обработки с помощью дискретно-аналогового согласованного фильтра (ДАСФ), описанный в книге Варакин Л.Е. Теория систем сигналов. - М.: Советское радио, 1978 г., стр.150-151, который содержит многоотводную линию задержки, число элементов которой равно объему выборки.A known method of processing using a discrete analogue matched filter (DASF), described in the book Varakin L.E. Theory of signal systems. - M .: Soviet Radio, 1978, pp. 150-151, which contains a multi-tap delay line, the number of elements of which is equal to the sample size.

Недостатком данного способа является то, что значения отсчетов и их суммирование остаются аналоговыми, поэтому при большой базе сигнала на результат будут влиять потери напряжения при "перезаписи", отклонения и нестабильность параметров элементов схем и их паразитные параметры.The disadvantage of this method is that the values of the samples and their summing remain analog, therefore, with a large signal base, the result will be affected by voltage loss during overwriting, deviations and instability of parameters of circuit elements and their spurious parameters.

Известен способ, описанный в книге Журавлев В.И. Поиск и синхронизация в широкополосных системах. - М.: Радио и связь, 1986 г., стр.92-94, в котором применена обработка, использующая метод последовательной оценки с несколькими ступенями проверки.The known method described in the book Zhuravlev V.I. Search and synchronization in broadband systems. - M .: Radio and communications, 1986, pp. 92-94, in which processing using the method of sequential evaluation with several levels of verification is applied.

Недостатком данного способа является существенное возрастание времени поиска, а также технические трудности, возникающие при реализации оптимальной процедуры обработки синхросигнала с большой базой.The disadvantage of this method is a significant increase in the search time, as well as technical difficulties that arise when implementing the optimal procedure for processing a clock signal with a large base.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ, описанный в книге Пестрякова В.Б. Шумоподобные сигналы в системах передачи информации. - М.: Советское радио, 1973 г., пп.7.4 и 7.5 на стр.276-291, принятый за прототип.The closest in technical essence to the proposed method is the method described in the book Pestryakova VB Noise-like signals in information transmission systems. - M .: Soviet Radio, 1973, paragraphs 7.4 and 7.5 on p. 276-291, adopted as a prototype.

В способе-прототипе производится отождествление принятой смеси элемента сигнала и помехи с одним из возможных элементов сигнала, а поскольку каждому элементу сигнала соответствует свой символ кода, то при этом происходит также и отождествление смеси элемента сигнала и помехи с одним из символов кода.In the prototype method, the received mixture of the signal element and interference is identified with one of the possible signal elements, and since each signal element has its own code symbol, this also identifies the mixture of the signal element and interference with one of the code symbols.

Принятая смесь элемента сигнала и помехи стробируется с частотой, в k раз превышающей тактовую частоту. Далее полученная последовательность k· N (N - объем кода) решений отождествляется с кодами используемых сигналов S₁,..., S_M с учетом фиксированного порога распознавания. На основе полученных оценок тождественности принимается гипотеза о действии сигнала S_i(i=1,..., М).The received mixture of the signal element and the interference is gated with a frequency k times higher than the clock frequency. Next, the obtained sequence k · N (N is the code volume) of the solutions is identified with the codes of the used signals S ₁ , ..., S _M , taking into account a fixed recognition threshold. Based on the obtained identity estimates, the hypothesis about the action of the signal S _i (i = 1, ..., M) is accepted.

В способе-прототипе для уменьшения потерь энергии сигнала количество решений, принимаемых на интервале каждого элемента сигнала, увеличено до k. Однако для данного способа обработки полученной последовательности k· N (N-объем кода) решений требуется объем, равный k· N ячеек (N - объем кода), что ведет к значительному усложнению схемы фильтра при незначительном выигрыше в энергии сигнала.In the prototype method, to reduce the signal energy loss, the number of decisions made on the interval of each signal element is increased to k. However, for this method of processing the obtained sequence of k · N (N-code volume) solutions, a volume equal to k · N cells (N is the code volume) is required, which leads to a significant complication of the filter circuit with a slight gain in signal energy.

Кроме того, в способе-прототипе порог распознавания h, определяющий максимально разрешенное число ошибок в принимаемой последовательности, является постоянной величиной. Однако при конечном значении энергии сигнала и наличии случайного шума принятие решения о наличии или отсутствии сигнала всегда сопровождается ошибками двух видов:In addition, in the prototype method, the recognition threshold h, which determines the maximum allowed number of errors in the received sequence, is a constant. However, with a finite value of the signal energy and the presence of random noise, the decision on the presence or absence of a signal is always accompanied by two types of errors:

- несмотря на отсутствие сигнала, под действием шума дискретный согласованный фильтр (ДСФ) принимает неправильное решение о наличии сигнала (ошибка первого рода – Р_л),- despite the absence of a signal, under the influence of noise, a discrete matched filter (DSF) makes the wrong decision about the presence of a signal (error of the first kind - R _l ),

- хотя сигнал присутствует, но число ошибочных решений превосходит h, и принимается ошибочное решение об отсутствии сигнала (ошибка второго рода - 1-Р_пр).- although a signal is present, but the number of erroneous decisions exceeds h, and an erroneous decision is made about the absence of a signal (an error of the second kind is 1-P _pr ).

В связи с этим оптимальный приемник должен найти наилучший способ приема, минимизирующий обе вероятности ошибки согласно определенному критерию. В качестве такого критерия целесообразно использовать критерий минимального среднего рискаIn this regard, the optimal receiver must find the best reception method that minimizes both error probabilities according to a specific criterion. As such a criterion, it is advisable to use the criterion of minimum average risk

здесь Р_{отс.сигн} - априорная вероятность отсутствия сигнала;here P _s.sign - the a priori probability of the absence of a signal;

Р_{нал.сигн} - априорная вероятность наличия сигнала;P _nal.sign - the a priori probability of the presence of a signal;

а и b - весовые коэффициенты, зависящие от того, насколько опасна Р_л по сравнению с 1-Р_пр.a and b are weights, depending on how dangerous P _l is compared to 1-P, _etc.

Для определения вероятности обнаружения синхросигнала Р_пр необходимо знать вероятность правильного распознавания элемента синхросигнала р. Поскольку объем анализируемой последовательности решений равен N и сами решения в этой последовательности независимы, то вероятность того, что последовательность решений совпадает с кодом в i позициях, определяется биномиальным закономTo determine the probability of detection of the clock signal R _PR it is necessary to know the probability of correct recognition of the clock element p. Since the volume of the analyzed sequence of solutions is N and the solutions themselves in this sequence are independent, the probability that the sequence of solutions coincides with the code in i positions is determined by the binomial law

и вероятность обнаружения N-элементного синхросигнала определяется выражениемand the probability of detecting an N-element clock is determined by the expression

Как видно из (3), регулирование порога t будет способствовать адаптации на приеме к изменениям условий окружающей среды и требований к системе. Поэтому перед началом сеанса связи целесообразно провести оценку качества сигнала. Проведенная оценка позволит определить вероятность ошибки на бит р, которая, в свою очередь, даст возможность адаптивно регулировать порог распознавания h. Подобное адаптивное регулирование порога распознавания аналогично работе системы с положительной обратной связью: минимизация вероятности самовозбуждения системы (появления выходного сигнала при отсутствии сигнала на входе) и максимизирование вероятности того, что при определенных условиях цепь обратной связи становится неустойчивой, и в ней возникают автоколебания.As can be seen from (3), the regulation of the threshold t will facilitate adaptation at the reception to changes in environmental conditions and system requirements. Therefore, before starting a communication session, it is advisable to evaluate the signal quality. The assessment will allow us to determine the probability of an error per bit p, which, in turn, will enable us to adaptively adjust the recognition threshold h. Such adaptive regulation of the recognition threshold is similar to the operation of a system with positive feedback: minimizing the probability of self-excitation of the system (appearance of an output signal when there is no signal at the input) and maximizing the likelihood that under certain conditions the feedback circuit becomes unstable and self-oscillations occur in it.

Учитывая это, с целью введения адаптации описанного выше способа обработки синхросигнала к изменениям помеховой обстановки и уменьшения потерь информации, а также упрощению процедуры обработки сигналов с большой базой предлагается модифицировать его следующим образом.Given this, in order to introduce adaptation of the method for processing the clock signal described above to changes in the noise environment and reduce information loss, as well as simplify the processing of signals with a large base, it is proposed to modify it as follows.

Для устранения указанных недостатков в способе, заключающемся в том, что принятая смесь элемента сигнала и помехи стробируется с частотой, в k раз превышающей тактовую частоту, для получения последовательности, состоящей из k· N (N - объем кода) отсчетов, меняют порог распознавания при отождествлении с кодом в соответствии с контролем качества сигнала по k последовательностям, состоящим из N отсчетов, полученным разделением последовательности, состоящей из k· N отсчетов.To eliminate these drawbacks in the method, namely, that the received mixture of the signal element and the interference is gated with a frequency k times the clock frequency, to obtain a sequence consisting of k · N (N is the code size) samples, the recognition threshold is changed when identification with the code in accordance with the signal quality control over k sequences consisting of N samples, obtained by dividing the sequence consisting of k · N samples.

Предлагаемый способ заключается в том, что принятая смесь элемента сигнала и помехи стробируется с частотой, в k раз превышающей тактовую частоту. Далее полученная последовательность k· N (N - объем кода) решений разделяется на k последовательностей, каждая объемом N. Далее каждая из k последовательностей отождествляется с кодами используемых сигналов S₁,..., S_M с учетом порога распознавания h. Полученные оценки тождественности каждой из k последовательностей определяют порог распознавания h и служат основанием для принятии гипотезы о действии сигнала S_i(i=1,..., М).The proposed method consists in the fact that the received mixture of the signal element and the interference is gated at a frequency k times the clock frequency. Next, the obtained sequence of k · N (N is the code volume) of solutions is divided into k sequences, each of volume N. Next, each of the k sequences is identified with the codes of the used signals S ₁ , ..., S _M taking into account the recognition threshold h. The obtained estimates of the identity of each of the k sequences determine the recognition threshold h and serve as the basis for accepting the hypothesis about the action of the signal S _i (i = 1, ..., M).

В качестве примера предположим, что ДСФ производит обнаружение синхросигнала в реальном масштабе времени методом равномерного стробирования каждого условного бита информации в k=8 точках.As an example, suppose that the DSF detects a real-time clock signal by uniformly gating each conditional bit of information at k = 8 points.

В качестве синхросигнала используется двоичная 31-элементная М-последовательность заданного вида и на заданной скорости. Вид последовательности задается путем выстраивания последовательности триггерных ячеек в регистре сдвига. Скорость обрабатываемой информации определяется тактовой частотой ГТИ.A binary 31-element M-sequence of a given type and at a given speed is used as a clock signal. The sequence type is set by arranging the sequence of trigger cells in the shift register. The speed of the processed information is determined by the clock frequency of the GTI.

Схема принятия решения: при совпадении не менее 3-х подряд последовательностей (из полученных k=8) с копией сигнала (с допуском до h ошибок для каждой последовательности) выносится решение о приеме синхросигнала.Decision making scheme: if at least 3 consecutive sequences (from the obtained k = 8) coincide with a copy of the signal (with a tolerance of up to h errors for each sequence), a decision is made to receive the clock signal.

Графики для Р_пр и Р_л представлены на фиг.3 и 4. На фиг.3. представлена зависимость вероятности ошибки первого рода (вероятности ложной тревоги) от порога ДСФ. На фиг.4 представлена зависимость вероятности обнаружения от вероятности ошибки на бит. На фиг.5 изображена зависимость среднего риска от вероятности ошибки на бит.Graphs for R _CR and R _l presented in figure 3 and 4. In figure 3. The dependence of the probability of an error of the first kind (the probability of false alarm) on the threshold of the DSF is presented. Figure 4 shows the dependence of the probability of detection on the probability of error per bit. Figure 5 shows the dependence of the average risk on the probability of error per bit.

Из анализа фиг.3 следует, что стандартной вероятности ложной тревоги P_л≤ 10^-9 удовлетворяет работа ДСФ с порогом h≤ 6. Следовательно, если установить допустимую Р_пр≥ 0.99, то из анализа фиг.4 следует, что при приеме ДСФ М-последовательности с N=31 значение вероятности ошибки на бит p должно быть в пределах от 0 до 0.08. Как указывалось выше, в качестве критерия выбора порога ДСФ h служит критерий минимального среднего риска R_ср. Графики для R_ср представлены на фиг.5. (Здесь для расчетов по формуле(1) приняты Р_{отс.сигн}=0.9 и Р_{нал.сигн}=0.1, отношение а/b=0.001).From the analysis of Figure 3 shows that the standard probability of false alarm P _L ≤ 10 ^-9 job satisfies a threshold DPF h≤ 6. Therefore, if the set allowable R _pr ≥ 0.99, it follows from the analysis 4 that upon receipt of the DPF M -sequences with N = 31, the value of the probability of error per bit p must be in the range from 0 to 0.08. As indicated above, as a criterion for choosing the threshold of the DSF h is the criterion of the minimum average risk R _cf. Graphs for R _{cf are} presented in figure 5. (Here, for the calculations according to formula (1), P _{reference signal} = 0.9 and P _{cash signal} = 0.1, the ratio a / b = 0.001) are taken.

Анализируя фиг.5, можно определить режим работы ДСФ: если АПО на основе анализа качества сигнала путем подсчета числа совпадений определяет вероятность ошибки р в пределах от 0 до 0.002, то ДСФ работает с порогом h=4; если p в пределах от 0.002 до 0.01, то h=5; если p в пределах от 0.01 до 0.08, то h=6. При превышении p значения 0.08 ДСФ перестает удовлетворять условиям Р_л≤ 10^-9 и Р_пр≥ 0.99 и система перестает работать.Analyzing figure 5, it is possible to determine the mode of operation of the DSF: if the APS based on the analysis of signal quality by counting the number of matches determines the probability of error p in the range from 0 to 0.002, then the DSF works with a threshold h = 4; if p is in the range from 0.002 to 0.01, then h = 5; if p is in the range from 0.01 to 0.08, then h = 6. When p exceeds 0.08, the DSF ceases to satisfy the conditions P _l ≤ 10 ^-9 and P _ol ≥ 0.99 and the system ceases to work.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому устройству является устройство, описанное в книге Пестрякова В.Б. Шумоподобные сигналы в системах передачи информации. - М.: Советское радио, 1973 г., стр.283, рис. 7.5.1, принятый за прототип, в котором последовательность случайных элементов смеси x₁(t), x₂(t),..., x_N(t) преобразуется в случайную последовательность решений о символах, соответствующих принятым элементам сигнала β ₁, β ₂,..., β _N, и решение по приему синхросигнала осуществляется на основе анализа случайной последовательности решений, а не непосредственного анализа реализации смеси сигнала и помехи.The closest in technical essence to the proposed device is the device described in the book Pestryakova VB Noise-like signals in information transmission systems. - M.: Soviet Radio, 1973, p. 283, Fig. 7.5.1, adopted as a prototype in which the sequence of random elements of the mixture x ₁ (t), x ₂ (t), ..., x _N (t) is converted into a random sequence of decisions about the symbols corresponding to the received elements of the signal β ₁ , β ₂ , ..., β _N , and the decision to receive the clock signal is based on an analysis of a random sequence of decisions, and not a direct analysis of the implementation of the mixture of signal and interference.

Функциональная схема устройства-прототипа представлена на фиг.1, где приняты следующие обозначения::The functional diagram of the prototype device is presented in figure 1, where the following notation is accepted:

1 - решающее устройство (РУ);1 - decision device (RU);

2 - генератор тактовых импульсов (ГТИ);2 - clock generator (GTI);

3 - регистр сдвига (PC);3 - shift register (PC);

4 - сумматор-дешифратор сигнала (С-Д);4 - adder-decoder signal (SD);

5 - компаратор.5 - comparator.

Устройство-прототип содержит последовательно соединенные РУ 1, PC 3, С-Д 4 и компаратор 5, а также ГТИ 2, первый выход которого соединен со вторым входом РУ 1, второй выход - со вторым входом PC 3, при этом вход РУ 1 является входом устройства, а выход компаратора 5 - выходом устройства.The prototype device contains series-connected RU 1, PC 3, SD 4 and a comparator 5, as well as GTI 2, the first output of which is connected to the second input of RU 1, the second output to the second input of PC 3, while the input of RU 1 is the input of the device, and the output of the comparator 5 - the output of the device.

Устройство прототип работает следующим образом. Непрерывное радиочастотное колебание, переведенное в область видеочастот, поступает на РУ 1. В РУ 1 производится квантование (дискретизация) сигнала по времени и по амплитуде на два уровня 1 и 0. РУ 1 принимает решение о знаке непрерывного колебания в момент отсчета. ГТИ 2 квантует в РУ 1 сигнал по времени с частотой в k раз превышающей тактовую частоту и управляет работой ДСФ в целом, PC 3 является дискретной линией задержки и, фактически, блоком хранения эталонного сигнала. С каждым тактом выборочные значения продвигаются на единицу времени задержки, равную интервалу квантования по времени. PC 3 представляет собой последовательность триггерных ячеек, каждая из которых имеет два выхода: 1 (прямой) и 0 (инверсный). Производя сложение в С-Д 4 с различных выходов триггеров можно получить различные импульсные характеристики ДСФ, т.е. согласовывать его с кодами используемых сигналов. Напряжение с выходов С-Д 4 поступает в компаратор 5, где результаты согласования сравниваются с порогом распознавания h=const. На основе полученных оценок сравнения принимается гипотеза о действии сигнала S_i(i=1,..., М)-Гs_i.The prototype device works as follows. Continuous radio-frequency oscillation, transferred to the video frequency domain, is supplied to RU 1. In RU 1, the signal is quantized (sampled) in time and amplitude into two levels 1 and 0. RU 1 decides on the sign of the continuous oscillation at the time of reference. GTI 2 quantizes in RU 1 a time signal with a frequency k times the clock frequency and controls the operation of the DSF as a whole, PC 3 is a discrete delay line and, in fact, a reference signal storage unit. With each measure, the sampled values advance by a unit of delay time equal to the time slicing interval. PC 3 is a sequence of trigger cells, each of which has two outputs: 1 (direct) and 0 (inverse). By adding in SD 4 from different outputs of the triggers, one can obtain various impulse characteristics of the DSF, i.e. coordinate it with the codes of the signals used. The voltage from the outputs of the SD 4 goes to the comparator 5, where the results of the matching are compared with the recognition threshold h = const. Based on the obtained comparison estimates, the hypothesis about the action of the signal S _i (i = 1, ..., M) -Gs _{i is} accepted.

При использовании ДСФ потери в достоверности сигнала неизбежны и определяются особенностями его работы. Определим эти потери в случае обнаружения и распознавания синхросигнала при действии нормальной шумовой помехи.When using the DSF, losses in the reliability of the signal are inevitable and are determined by the features of its operation. We define these losses in the case of detection and recognition of the clock signal under the action of normal noise interference.

Рассмотрим прохождение сигнала, помехи и смеси сигнала и помехи через ДСФ. При действии сигнала без помех РУ 1 вырабатывает последовательность решений, которая совпадает с кодом ожидаемого сигнала. В момент появления сигнала в PC 3 будут вводиться правильные решения и отклик ДСФ будет определяться функцией автокорреляции (ФАК) сигнала, а также функцией взаимной корреляции (ФВК) части сигнала и последовательности нулей и единиц, записанной в регистрах сдвига в исходном состоянии. В момент, когда k· N правильных решений запишутся в регистры сдвига, на все входы сумматора будут поступать единицы, и отклик фильтра равен k· N.Consider the passage of a signal, interference, and signal mixtures and interference through a DSF. When the signal acts without interference, RU 1 generates a sequence of decisions that matches the code of the expected signal. At the moment a signal appears in PC 3, the correct decisions will be introduced and the DSF response will be determined by the autocorrelation function (FAK) of the signal, as well as the cross correlation function (CVF) of the signal part and the sequence of zeros and ones recorded in the shift registers in the initial state. At the moment when k · N correct decisions are written in the shift registers, units will arrive at all inputs of the adder, and the filter response will be k · N.

При действии одной помехи напряжение на выходе фильтра РУ 1 является случайной величиной, которая с равной вероятностью может принимать как положительное, так и отрицательное значение. Поэтому на выходе РУ 1 в этом случае действует случайная последовательность решений, никак не связанная с кодом сигнала. Она, заполняя PC 3, приводит в случайное состояние его триггеры, что обуславливает случайность выходного напряжения ДСФ.Under the action of one interference, the voltage at the output of the filter RU 1 is a random variable, which with equal probability can take both a positive and a negative value. Therefore, at the output of RU 1, in this case, a random sequence of decisions is applied that is in no way associated with the signal code. Filling PC 3, it triggers its triggers to a random state, which leads to randomness of the output voltage of the DSF.

Если же на входе ДСФ действует смесь сигнала и помехи, то РУ 1 вырабатывает тем больше ошибочных решений, чем меньше отношение сигнал/помеха на входе фильтра. Это приводит к тому, что последовательность решений уже не соответствует коду сигнала. Напряжение на выходе ДСФ имеет случайные отклонения относительно ФАК сигнала и наблюдается уменьшение основного выброса. В этом случае при принятии решения по распознаванию элементов синхросигнала используется информация о сигнале, содержащаяся в фазе и амплитуде смеси сигнала и помехи, поскольку величина напряжения на входе схемы принятия решения определяется как фазой, так и амплитудой. Однако при этом все же имеются потери информации. Они обусловливаются тем, что напряжение, действующее на выходе фильтра РУ 1, квантуется только на два уровня.If at the input of the DSF there is a mixture of signal and interference, then RU 1 produces the more erroneous decisions, the lower the signal-to-noise ratio at the filter input. This leads to the fact that the sequence of decisions no longer corresponds to the signal code. The voltage at the output of the DSF has random deviations relative to the FAK signal and a decrease in the main surge is observed. In this case, when deciding on the recognition of clock elements, the signal information is used, which is contained in the phase and amplitude of the signal-noise mixture, since the voltage at the input of the decision circuit is determined by both phase and amplitude. However, there is still a loss of information. They are due to the fact that the voltage acting at the output of the filter RU 1 is quantized only at two levels.

В связи с вышесказанным, принятие решения о наличии или отсутствии сигнала всегда сопровождается ошибками двух видов:In connection with the foregoing, the decision on the presence or absence of a signal is always accompanied by errors of two types:

- несмотря на отсутствие сигнала, под действием шума ДСФ принимает неправильное решение о наличии сигнала (ошибка первого рода – Р_л),- despite the absence of a signal, under the influence of noise, the DSF makes the wrong decision about the presence of a signal (error of the first kind - R _l ),

- хотя сигнал присутствует, но число ошибочных решений превосходит h и принимается ошибочное решение об отсутствии сигнала (ошибка второго рода - 1-Р_пр).- although a signal is present, but the number of erroneous decisions exceeds h and an erroneous decision is made about the absence of a signal (an error of the second kind is 1-P _pr ).

Повторяя рассуждения, приведенные выше, можно сделать вывод о том, что необходимо ввести адаптивное регулирование порога t путем оценки качества канала связи. С целью введения адаптации данного устройства к изменениям помеховой обстановки и уменьшения потерь информации предлагается модифицировать данное устройство следующим образом.Repeating the arguments given above, we can conclude that it is necessary to introduce adaptive regulation of the threshold t by evaluating the quality of the communication channel. In order to introduce the adaptation of this device to changes in the noise environment and reduce information loss, it is proposed to modify this device as follows.

Для устранения указанных недостатков в устройство, содержащее решающее устройство, первый вход которого является входом устройства, последовательно соединенные регистр сдвига и сумматор-дешифратор, а также компаратор, выход которого является выходом устройства, и генератор тактовых импульсов, первый выход которого соединен со вторым входом решающего устройства, введены линия задержки, k запоминающих устройств, k ключей, последовательно соединенные компаратор с управляемым порогом и счетчик, последовательно соединенные микропроцессор и регистр памяти, при этом выход решающего устройства соединен с объединенными входами k запоминающих устройств, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих k ключей, выходы которых объединены и подключены к первому входу регистра сдвига, второй выход генератора тактовых импульсов подключен к входу линии задержки, первый выход которой соединен со входами синхронизации k запоминающих устройств и k ключей, а второй выход линии задержки соединен со вторым входом регистра сдвига, выход сумматора-дешифратора соединен с первым входом компаратора с управляемым порогом, выход которого соединен с входом микропроцессора, выход регистра памяти соединен со вторым входом компаратора с управляемым порогом выход счетчика соединен с входом компаратора.To eliminate these drawbacks, a device containing a solver, the first input of which is the input of the device, the shift register and the adder-decoder are connected in series, as well as a comparator, the output of which is the output of the device, and a clock generator, the first output of which is connected to the second input of the solver devices, a delay line is introduced, k memory devices, k keys, a comparator with a controlled threshold connected in series, and a microprocessor connected in series and a memory register, wherein the output of the deciding device is connected to the combined inputs of k memory devices, the outputs of which are connected to the first inputs of the corresponding k keys, the outputs of which are combined and connected to the first input of the shift register, the second output of the clock generator is connected to the input of the delay line, the first the output of which is connected to synchronization inputs of k storage devices and k keys, and the second output of the delay line is connected to the second input of the shift register, the output of the adder-decoder is connected to the first the input of the comparator with a controlled threshold, the output of which is connected to the input of the microprocessor, the output of the memory register is connected to the second input of the comparator with a controlled threshold, the output of the counter is connected to the input of the comparator.

Функциональная схема предлагаемого устройства представлена на фиг.2, где приняты следующие обозначения:Functional diagram of the proposed device is presented in figure 2, where the following notation:

1 - решающее устройство (РУ);1 - decision device (RU);

3 - линия задержки (ЛЗ);3 - delay line (LZ);

4₁,..., 4k - запоминающие устройства (ЗУ);4 ₁ , ..., 4k - storage devices (memory);

5₁,..., 5k - ключи;5 ₁ , ..., 5k are keys;

6 - регистр сдвига (PC);6 - shift register (PC);

7 - сумматор-дешифратор сигнала (С-Д);7 - adder-decoder signal (SD);

8 - компаратор с управляемым порогом (КУП);8 - comparator with a controlled threshold (PSC);

9 - микропроцессор;9 - microprocessor;

10 - регистр памяти (РП);10 - memory register (RP);

11 - счетчик;11 - counter;

12 - компаратор.12 is a comparator.

Предлагаемое устройство содержит РУ1, первый выход которого соединен с объединенными первыми входами ЗУ 4_1...k, выходы которых соединены с первыми входами ключей 5₁…_k, объединенные выходы которых соединены с первым входом PC 6. Последовательно соединенные С-Д7, КУП 8, счетчик 11 и компаратор 12, выход которого является выходом устройства. При этом первый выход ГТИ 2 соединен со вторым входом РУ 1, а второй выход ГТИ 2 - с входом ЛЗ 3, первый выход которой соединен со входами синхронизации k запоминающих устройств и k ключей, а второй выход соединен со вторым входом PC 6, выход которого подсоединен к входу С-Д 7. Последовательно соединенные микропроцессор 9 и РП 10, выход которого соединен со вторым входом КУП 8, выход которого подключен к входу микропроцессора 9. Вход РУ 1 является входом устройства.The proposed device contains RU1, the first output of which is connected to the combined first inputs of the memory 4 _{1 ... k} , the outputs of which are connected to the first inputs of the keys 5 ₁ ... _k , the combined outputs of which are connected to the first input of the PC 6. Serially connected S-D7, KUP 8, a counter 11 and a comparator 12, the output of which is the output of the device. In this case, the first output of the GTI 2 is connected to the second input of the switchgear 1, and the second output of the GTI 2 is connected to the input of LZ 3, the first output of which is connected to the synchronization inputs k of memory devices and k keys, and the second output is connected to the second input of PC 6, the output of which connected to the input of SD 7. Serially connected microprocessor 9 and RP 10, the output of which is connected to the second input of the PMC 8, the output of which is connected to the input of the microprocessor 9. Input RU 1 is the input of the device.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

Непрерывное радиочастотное колебание, переведенное в область видеочастот, поступает на РУ 1. В РУ 1 производится квантование (дискретизация) сигнала по времени и по амплитуде на два уровня 1 и 0. РУ 1 принимает решение о знаке непрерывного колебания в момент отсчета. ГТИ 2 квантует в РУ 1 сигнал по времени с частотой, в k раз превышающей тактовую частоту, и управляет работой ДСФ в целом. Сигнал с ГТИ 2, кроме того, поступает еще на ЛЗ 3, где вырабатывается набор тактовых импульсов, следующих с частотой информации, но сдвинутых относительно друг друга на время δ =Т/k, где Т - длительность бита информации, а k определяется ГТИ 2. Информационная последовательность с блока РУ 1 поступает, кроме того, на первые входы ЗУ 4_1...k, где записывается с помощью соответствующих тактовых импульсов с ЛЗ 3. Этим осуществляется дискретизация по времени каждого бита принимаемой информации и в ЗУ 4_1...k записываются отсчеты отрезка информации. При этом число отсчетов, которое берется на одном бите информации, определяется ГТИ 2 и равно k, а длительность отрезка информации определяется длиной (разрядностью N) отдельного регистра блока ЗУ 4_1...k. Записанные в ЗУ 4_1...k отсчеты сигнала поступают затем через ключи 51…_k, открывающиеся через соответствующие промежутки времени, определяемые набором сдвинутых по времени тактовых импульсов с ЛЗ 3 на блок PC 6.Continuous radio-frequency oscillation, transferred to the video frequency domain, is supplied to RU 1. In RU 1, the signal is quantized (sampled) in time and amplitude into two levels 1 and 0. RU 1 decides on the sign of the continuous oscillation at the time of reference. GTI 2 quantizes in RU 1 a time signal with a frequency k times higher than the clock frequency, and controls the operation of the DSF as a whole. The signal from GTI 2, in addition, goes to LZ 3, where a set of clock pulses is generated that follow with the frequency of information, but shifted relative to each other by time δ = T / k, where T is the duration of the information bit, and k is determined by GTI 2 The information sequence from the RU 1 unit is fed, in addition, to the first inputs of the memory 4 _{1 ... k} , where it is recorded using the corresponding clock pulses from LZ 3. This is the time discretization of each bit of the received information in the memory 4 _{1 .. .k} recorded samples of the piece of information. In this case, the number of samples taken on one bit of information is determined by the GTI 2 and is equal to k, and the duration of the information segment is determined by the length (bit capacity N) of a separate register of the memory unit 4 _{1 ... k} . The signal samples recorded in the memory 4 _{1 ... k} then come through the keys 51 ... _k , opening at the appropriate time intervals, determined by the set of time-shifted clock pulses from LZ 3 to the PC 6 unit.

PC 6 является дискретной линией задержки и, фактически, блоком хранения эталонного сигнала. С каждым тактом выборочные значения продвигаются на единицу времени задержки, равную интервалу квантования по времени. PC 6 представляет собой последовательность триггерных ячеек, каждая из которых имеет два выхода: 1 (прямой) и 0 (инверсный). Производя сложение в С-Д 7 с различных выходов триггеров можно получить различные импульсные характеристики ДСФ, т.е. согласовывать его с кодами используемых сигналов. Напряжение с выходов С-Д 7 поступает в КУП 8, где результаты согласования сравниваются с параметром КУП 8, соответствующим порогу распознавания h.PC 6 is a discrete delay line and, in fact, a reference signal storage unit. With each measure, the sampled values advance by a unit of delay time equal to the time slicing interval. PC 6 is a sequence of trigger cells, each of which has two outputs: 1 (direct) and 0 (inverse). By adding in SD 7 from different outputs of the triggers, one can obtain various impulse characteristics of the DSF, i.e. coordinate it with the codes of the signals used. The voltage from the outputs of the SD-7 is supplied to the PMC 8, where the matching results are compared with the parameter of the PMC 8 corresponding to the recognition threshold h.

Таким образом, на выходе С-Д 7 постоянно (с периодом δ ) формируется результат сравнения k групп однотипных отсчетов (по N отсчетов в каждой) с эталонными сигналами, длиной N бит, хранящимися в блоке С-Д 7. Результаты сравнения группами по k значений, соответствующих отрезку обрабатываемой информации длиной в N бит, непрерывно (с периодом Т) поступают в микропроцессор 9, где определяется вероятность правильного распознавания элемента сигнала и значение порога распознавания h. Порог, определенный в микропроцессоре 9, поступает в РП 10, который формирует сигнал, изменяющий значение параметра в КУП 8. На основании результатов сравнения в С-Д 7 счетчик 11 подсчитывает для каждого эталонного сигнала число групп однотипных отсчетов (по N отсчетов в каждой), удовлетворяющих порогу h. М полученных в счетчике 11 значений (для каждого эталонного сигнала) поступают в компаратор 12, где сравниваются с параметром компаратора, выбранному с учетом критерия оптимальности. Таким образом, на выходе компаратора 12 формируется оценка о приеме для каждого эталонного сигнала. На основе полученных оценок принимается гипотеза о действии сигнала S_i(i=1,..., М)-Гs_i.Thus, at the output of SD 7, a result of comparing k groups of the same type of samples (N samples in each) with reference signals with a length of N bits stored in block SD 7 is constantly generated (with a period of δ). Results of comparison by groups of k values corresponding to a piece of processed information with a length of N bits are continuously (with a period T) fed to the microprocessor 9, where the probability of the correct recognition of the signal element and the value of the recognition threshold h are determined. The threshold defined in microprocessor 9 enters the RP 10, which generates a signal that changes the value of the parameter in the PMC 8. Based on the comparison results in CD 7, the counter 11 calculates for each reference signal the number of groups of the same type of samples (N samples in each) satisfying the threshold h. M values obtained in the counter 11 (for each reference signal) are sent to the comparator 12, where they are compared with the comparator parameter selected taking into account the optimality criterion. Thus, at the output of the comparator 12, a reception estimate is formed for each reference signal. Based on the obtained estimates, the hypothesis about the action of the signal S _i (i = 1, ..., M) -Gs _{i is} accepted.

Предлагаемое устройство реализуется физически на базе элементов и блоков, широко известных из технической литературы.The proposed device is implemented physically on the basis of elements and blocks, widely known from the technical literature.

Алгоритм работы предлагаемого устройства позволяет избежать трудностей при обработке сигналов с большой базой. Данное устройство по своей сути является полностью цифровым устройством. Применение цифровых элементов позволяет: упростить техническое исполнение устройства; значительно уменьшить габариты изделия, в котором оно будет использоваться, а также уменьшить его стоимость; повысить надежность в плане снижения влияния нестабильности параметров элементов схем и их паразитных параметров.The algorithm of the proposed device avoids difficulties in processing signals with a large base. This device is inherently a fully digital device. The use of digital elements allows you to: simplify the technical performance of the device; significantly reduce the dimensions of the product in which it will be used, as well as reduce its cost; to increase reliability in terms of reducing the influence of instability of parameters of circuit elements and their parasitic parameters.

Claims

1. Способ обнаружения и распознавания синхросигнала, заключающийся в том, что принятая смесь элемента сигнала и помехи стробируется с частотой, в k раз превышающей тактовую частоту, для получения последовательности, состоящей из k·N (N - объем кода) отсчетов, отличающийся тем, что порог распознавания при отождествлении с кодом меняют, минимизируя средний риск, определяемый по вероятности ошибки на бит, определяемой по k последовательностям, состоящим из N отсчетов, полученным разделением последовательности, состоящей из k·N отсчетов, следующим образом: 1-й отсчет, (k+1)-й отсчет, (2k+1)-й отсчет, ..., (k·N-k+1)-й отсчет образуют 1-ю последовательность, 2-й отсчет, (k+2)-й отсчет, (2k+2)-й отсчет, ... , (K·N-k+2)-й отсчет образуют 2-ю последовательность, ..., k-й отсчет, 2k-й отсчет, 3k-й отсчет, ..., (k·N)-й отсчет образуют k-ю последовательность.1. A method for detecting and recognizing a clock signal, namely, that the received mixture of the signal element and the interference is gated at a frequency k times the clock frequency to obtain a sequence consisting of k · N (N is the code size) samples, characterized in that the recognition threshold is changed when identifying with the code, minimizing the average risk, determined by the probability of error per bit, determined by k sequences consisting of N samples, obtained by dividing the sequence consisting of k · N samples, as follows way: 1st sample, (k + 1) -th sample, (2k + 1) -th sample, ..., (k · N-k + 1) -th sample form the 1st sequence, 2nd counting, (k + 2) -th counting, (2k + 2) -th counting, ..., (K · N-k + 2) -th counting form the 2nd sequence, ..., kth counting The 2nd kth sample, the 3rd kth sample, ..., (k · N) -th sample form the k-th sequence.

2. Устройство обнаружения и распознавания синхросигнала, содержащее решающее устройство, первый вход которого является входом устройства, последовательно соединенные регистр сдвига и сумматор-дешифратор, а также компаратор, выход которого является выходом устройства, и генератор тактовых импульсов, первый выход которого соединен со вторым входом решающего устройства, отличающееся тем, что в устройство введены линия задержки, k запоминающих устройств, k ключей, последовательно соединенные компаратор с управляемым порогом и счетчик, последовательно соединенные микропроцессор и регистр памяти, при этом выход решающего устройства соединен с объединенными входами k запоминающих устройств, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих k ключей, выходы которых объединены и подключены к первому входу регистра сдвига, второй выход генератора тактовых импульсов подключен к входу линии задержки, первый выход которой соединен со входами синхронизации k запоминающих устройств и k ключей, а второй выход линии задержки соединен со вторым входом регистра сдвига, выход сумматора-дешифратора соединен с первым входом компаратора с управляемым порогом, выход которого соединен с входом микропроцессора, выход регистра памяти соединен со вторым входом компаратора с управляемым порогом, выход счетчика соединен с входом компаратора.2. A device for detecting and recognizing a clock signal, comprising a solver, the first input of which is the input of the device, the shift register and the adder-decoder are connected in series, as well as a comparator, the output of which is the output of the device, and a clock generator, the first output of which is connected to the second input solving device, characterized in that a delay line, k storage devices, k keys, a comparator with a controlled threshold and a counter are connected in series to the device, the microprocessor and the memory register are connected, the output of the deciding device is connected to the combined inputs of k memory devices, the outputs of which are connected to the first inputs of the corresponding k keys, the outputs of which are combined and connected to the first input of the shift register, the second output of the clock generator is connected to the line input delay, the first output of which is connected to synchronization inputs of k memory devices and k keys, and the second output of the delay line is connected to the second input of the shift register, the output the adder-decoder is connected to the first input of the comparator with a controlled threshold, the output of which is connected to the input of the microprocessor, the output of the memory register is connected to the second input of the comparator with a controlled threshold, the output of the counter is connected to the input of the comparator.