RU2560530C2 - Cycle phasing identification method - Google Patents

Cycle phasing identification method Download PDF

Info

Publication number
RU2560530C2
RU2560530C2 RU2013125901/07A RU2013125901A RU2560530C2 RU 2560530 C2 RU2560530 C2 RU 2560530C2 RU 2013125901/07 A RU2013125901/07 A RU 2013125901/07A RU 2013125901 A RU2013125901 A RU 2013125901A RU 2560530 C2 RU2560530 C2 RU 2560530C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
data block
elementary
frequency
time
Prior art date
Application number
RU2013125901/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013125901A (en
Inventor
Владимир Викторович Егоров
Андрей Андреевич Катанович
Сергей Александрович Лобов
Михаил Леонидович Маслаков
Андрей Николаевич Мингалев
Михаил Сергеевич Смаль
Александр Евгеньевич Тимофеев
Original Assignee
Открытое акционерное "Российский институт мощного радиостроения"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное "Российский институт мощного радиостроения" filed Critical Открытое акционерное "Российский институт мощного радиостроения"
Priority to RU2013125901/07A priority Critical patent/RU2560530C2/en
Publication of RU2013125901A publication Critical patent/RU2013125901A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2560530C2 publication Critical patent/RU2560530C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: invention relates to communication equipment and can be used in data transmission systems with parallel (multifrequency) signals with phase modulation. During formation of a phase-shift keyed information signal on the transmitting side, additionally, amplitude modulation is superimposed on it according to the pre-formed frequency-time matrix; an amplification process of additional amplitude modulation is performed cyclically, at direction of each data block, and on the receiving side there assessed are signal powers on separate subfrequencies for different elementary symbols of a group signal, and beginning time of the next data block is determined. Type of frequency-time matrix is chosen so that its autocorrelation function can have a considerable peak only at zero shift. Identification of cycle phasing can be performed at actuation of receiving/transmitting side at any arbitrary points of time.
EFFECT: providing a possibility of identifying cycle phasing in parallel (multifrequency) communication systems of a synchronous type with absence of a feedback channel.
2 dwg

Description

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в системах передачи данных с параллельными (многочастотными) сигналами.The invention relates to communication technology and can be used in data transmission systems with parallel (multi-frequency) signals.

Такие системы используют для передачи информации групповой сигнал, т.е. сигнал, представляющий собой сумму независимых сигналов, каждый из которых сгенерирован на своей субчастоте. В большинстве существующих на сегодняшний день систем передачи данных передаваемая информация предварительно разбивается на блоки. Причем разбиение осуществляется не только в системах асинхронного, но, зачастую, и синхронного типа, с последующим восстановлением синхронного потока на приемной стороне. Для снижения вероятности ошибки обычно применяется помехоустойчивое кодирование, при этом часто используются блоковые коды. Необходимо отметить, что неточное определение момента начала кодового блока приводит к невозможности декодирования принятой информации. Поэтому для обеспечения безошибочного функционирования систем передачи данных необходимо в процессе установления связи решить задачу установления цикловой синхронизации.Such systems use a group signal, i.e. a signal representing the sum of independent signals, each of which is generated at its sub-frequency. In the majority of data transmission systems existing today, the transmitted information is preliminarily divided into blocks. Moreover, the partitioning is carried out not only in systems of asynchronous, but, often, synchronous type, with subsequent restoration of the synchronous stream on the receiving side. To reduce the likelihood of error, error-correcting coding is usually used, and block codes are often used. It should be noted that an inaccurate determination of the start time of the code block makes it impossible to decode the received information. Therefore, to ensure the error-free functioning of data transmission systems, it is necessary to solve the problem of establishing cyclic synchronization in the process of establishing communication.

Для решения этой задачи, как правило, на этапе установления связи в вызывной сигнал добавляются специальные последовательности, определив местоположение которых в принятом сигнале можно установить время начала кодового блока. Такое решение задачи может быть успешно использовано в системах с каналом обратной связи, в которых операция вхождения в связь осуществляется однажды в начале сеанса и передача информации начинается только после получения подтверждения по каналу обратной связи факта успешного приема вызывного сигнала и установления тактовой и цикловой синхронизации. Однако, на сегодняшний день также существуют системы синхронной передачи данных, в которых наличие канала обратной связи не является обязательным, включение как передающей, так и приемной станций может произойти в любой момент времени. При этом такие системы могут функционировать в условиях отсутствия канала обратной связи, служащего, в частности, для подтверждения факта обнаружения вызывного сигнала и установления тактовой и цикловой синхронизации. В системах такого рода приемная станция должна осуществлять вхождение в связь непосредственно по информационному сигналу, при этом в таких системах также используется блоковое помехоустойчивое кодирование для повышения достоверности передачи информации. Таким образом, точное установление цикловой синхронизации является необходимым условием для обеспечения последующего достоверного приема информации.To solve this problem, as a rule, at the stage of establishing a connection, special sequences are added to the ringing signal, having determined the location of which in the received signal, the start time of the code block can be set. Such a solution to the problem can be successfully used in systems with a feedback channel, in which the operation of entering into communication is performed once at the beginning of the session and the transmission of information begins only after receiving confirmation on the feedback channel of the successful reception of the ringing signal and establishing clock and loop synchronization. However, today there are also synchronous data transmission systems in which the presence of a feedback channel is not mandatory, the inclusion of both the transmitting and receiving stations can occur at any time. Moreover, such systems can function in the absence of a feedback channel, which serves, in particular, to confirm the fact of detecting a ringing signal and establishing clock and loop synchronization. In systems of this kind, the receiving station must enter into communication directly by the information signal, while such systems also use block noise-resistant coding to increase the reliability of information transmission. Thus, the exact establishment of cyclic synchronization is a prerequisite for ensuring subsequent reliable reception of information.

Прототипом заявляемого способа является способ установления цикловой синхронизации, описанный в международном авиационном стандарте KB радиосвязи ARINC 635-2 [ARINC SPECIFICATION 635-2. HF DATA LINK PROTOCOLS. Published by AERONAUTICAL RADIO, INC. 1998].The prototype of the proposed method is a method for establishing cyclic synchronization described in the international aviation standard KB radio communication ARINC 635-2 [ARINC SPECIFICATION 635-2. HF DATA LINK PROTOCOLS. Published by AERONAUTICAL RADIO, INC. 1998].

Согласно данному стандарту на передающей стороне в начале сеанса связи формируется вызывной сигнал, в состав которого входят несколько различных последовательностей, вид которых заранее известен на приемной стороне. На приемной стороне осуществляется обработка сигнала, принятого по KB радиоканалу, и поиск данных последовательностей. Различные виды указанных последовательностей имеют различное функциональное предназначение. По некоторым из них осуществляется поиск вызывного сигнала, т.е. обнаружение факта передачи, по другим осуществляется частотная подстройка и устанавливается тактовая синхронизация, третьи служат для установления цикловой синхронизации, а четвертые содержат информацию о параметрах последующей передачи блока данных. В частности, для установления цикловой синхронизации в стандарте ARINC 635-2 используются две псевдослучайные последовательности, каждая длиной 127 символов. Их временная позиция в принятом сигнале и взаимное месторасположение в точности определяет начало последующего информационного блока. Вызывной сигнал повторяется передающей стороной до тех пор, пока по каналу обратной связи с приемной стороны не поступит подтверждение факта обнаружения вызывного сигнала и установления тактовой и цикловой синхронизации.According to this standard, a ringing signal is formed on the transmitting side at the beginning of a communication session, which consists of several different sequences, the form of which is known in advance on the receiving side. On the receiving side, the signal received on the KB radio channel is processed and the sequence data is searched. Different types of these sequences have different functional purpose. Some of them search for a ringing signal, i.e. detection of the fact of transmission, according to others, frequency adjustment is performed and clock synchronization is established, the third serve to establish cyclic synchronization, and the fourth contain information about the parameters of the subsequent transmission of the data block. In particular, two pseudo-random sequences, each 127 characters long, are used to establish loop synchronization in the ARINC 635-2 standard. Their temporary position in the received signal and their relative position exactly determine the beginning of the subsequent information block. The ringing signal is repeated by the transmitting side until a confirmation of the fact of detecting the ringing signal and the establishment of clock and loop synchronization is received on the feedback channel from the receiving side.

Недостатком прототипа является невозможность его использования в системах связи синхронного типа, в которых приемная станция должна иметь возможность осуществления вхождения в связь в любой момент времени непосредственно по информационному сигналу, без предварительной посылки специальных последовательностей, служащих для установления цикловой синхронизации.The disadvantage of the prototype is the impossibility of its use in synchronous communication systems in which the receiving station should be able to enter into communication at any time directly by an information signal, without first sending special sequences that serve to establish cyclic synchronization.

Целью изобретения является обеспечение возможности установления цикловой синхронизации в параллельных (многочастотных) системах связи синхронного типа с отсутствием канала обратной связи.The aim of the invention is to enable cyclic synchronization in parallel (multi-frequency) synchronous communication systems with no feedback channel.

Поставленная цель достигается тем, что время начала блока данных определяется по информационному сигналу, без предварительной передачи специальных цикловых последовательностей. При этом в процессе модуляции информации с использованием фазовой модуляции на каждый блок данныхдополнительно накладывается амплитудная модуляция в соответствии с частотно-временной матрицей размерностью M×N, где М - количество используемых субчастот, а N - количество элементарных символов группового сигнала, соответствующее длительности блока данных. Элементы этой матрицы принимают значения 1 или α и являются коэффициентами увеличения мощности сигнала для соответствующей субчастоты на соответствующем временном интервале, равном длительности одного элементарного символа группового сигнала. В частотной области каждой из субчастот соответствует комплексное число, которое может быть представлено как в алгебраической форме записи

Figure 00000001
, так и в полярной форме
Figure 00000002
, где r, φ - амплитуда и фаза сигнала соответственно. Переход из одной формы записи комплексного числа в другую описан в [Пискунов Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисление. М.: Наука, 1976, том 1, стр. 219]. При фазовой модуляции для переноски информации используется только параметр φ, а амплитуда r полагается равной константе (как правило, единице). Для наложения на групповой сигнал с фазовой модуляцией, представленный в частотной области, дополнительной амплитудной модуляции достаточно поэлементно умножить значения его спектральных составляющих, представленных в полярной форме, на соответствующие коэффициенты из описанной выше частотно-временной матрицы. На приемной стороне после установления тактовой синхронизации сигнал накапливается в буфере длиной N элементарных символов, производится его демодуляция с помощью быстрого преобразования Фурье, при этом вычисляется мощность сигнала на каждой из субчастот для каждого из элементарных символов. Затем формируется N гипотез о возможном местоположении начала блока данных, каждой из гипотез ставится в соответствие численный показатель Zk, где k - порядковый номер гипотезы, принимающий значения от 0 до N-1 и означающий предполагаемый сдвиг времени начала блока данных относительно первого элементарного символа в буфере. Данный показатель представляет собой взвешенную сумму мощностей предполагаемых увеличенных частотно-временных компонент принятого сигнала. Среди всех показателей Zk вычисляются два максимальных - Zmax и Zmax2, фиксируется индекс m гипотезы, которой соответствует абсолютный максимум Zmax. Затем производится проверка условия Zmax>bZmax2, где b - пороговый коэффициент, рассчитываемый исходя из количества посылок в блоке данных, требований к вероятностям ложного установления и неустановления цикловой синхронизации, а также величины α. В случае выполнения данного условия принимается решение об обнаружении цикловой синхронизации и производится декодирование кодового блока, началом которого является элементарная посылка под номером m в окне анализа из N элементов. Если же данное условие не выполняется, то цикловая синхронизация считается неустановленной, накапливается новый буфер из N элементарных посылок и процедура поиска и установления цикловой синхронизации повторяется.This goal is achieved in that the start time of the data block is determined by the information signal, without preliminary transmission of special cyclic sequences. Moreover, in the process of modulating information using phase modulation, amplitude modulation is additionally superimposed on each data block in accordance with the time-frequency matrix of dimension M × N, where M is the number of used sub-frequencies and N is the number of elementary symbols of the group signal corresponding to the duration of the data block. The elements of this matrix take the values 1 or α and are the coefficients for increasing the signal power for the corresponding sub-frequency in the corresponding time interval equal to the duration of one elementary symbol of the group signal. In the frequency domain of each of the sub-frequencies there corresponds a complex number, which can be represented as in algebraic form of notation
Figure 00000001
both in polar form
Figure 00000002
, where r, φ are the amplitude and phase of the signal, respectively. The transition from one form of writing a complex number to another is described in [Piskunov N.S. Differential and integral calculus. M .: Nauka, 1976, volume 1, p. 219]. In phase modulation, only the parameter φ is used to carry information, and the amplitude r is set equal to a constant (usually unity). In order to superimpose additional amplitude modulation on a group signal with phase modulation, presented in the frequency domain, it is enough to element-by-element multiply the values of its spectral components, presented in polar form, by the corresponding coefficients from the time-frequency matrix described above. On the receiving side, after the establishment of clock synchronization, the signal is accumulated in a buffer of N elementary symbols in length, demodulated using a fast Fourier transform, and the signal power at each of the sub frequencies for each of the elementary symbols is calculated. Then N hypotheses are formed about the possible location of the beginning of the data block, each hypothesis is assigned a numerical indicator Z k , where k is the serial number of the hypothesis, taking values from 0 to N-1 and indicating the estimated shift of the start time of the data block relative to the first elementary symbol in buffer. This indicator is a weighted sum of the powers of the proposed increased time-frequency components of the received signal. Among all the indicators Z k, two maximum ones are calculated - Z max and Z max2, the hypothesis index m is fixed, which corresponds to the absolute maximum Z max . Then the condition Z max > bZ max2 is checked , where b is the threshold coefficient calculated on the basis of the number of parcels in the data block, the requirements for the probabilities of false establishment and non-establishment of cyclic synchronization, and also the value of α. If this condition is met, a decision is made to detect cyclic synchronization and a code block is decoded, the beginning of which is an elementary parcel under number m in the analysis window of N elements. If this condition is not fulfilled, then the cyclic synchronization is considered undefined, a new buffer of N chips is accumulated, and the procedure for searching and establishing cyclic synchronization is repeated.

Учитывая ограниченную мощность передатчика и существование пик-фактора, характерное для многоканальных систем передачи, матрица должна формироваться таким образом, чтобы количество субчастот с увеличенной амплитудой на длительности каждого канального символа было одинаково. Кроме того, расположение коэффициентов α в частотно-временной матрице должно обладать хорошими автокорреляционными свойствами по оси времени, т.е. иметь отчетливый пик при сравнении с заранее сгенерированным на приемной стороне эталоном только на начальной позиции канального блока.Given the limited transmitter power and the existence of a peak factor characteristic of multi-channel transmission systems, the matrix should be formed in such a way that the number of sub-frequencies with increased amplitude over the duration of each channel symbol is the same. In addition, the location of the coefficients α in the time-frequency matrix should have good autocorrelation properties along the time axis, i.e. to have a distinct peak when compared with a standard pre-generated on the receiving side only at the initial position of the channel block.

Рассмотрим процесс установления цикловой синхронизации на примере матрицы размерностью 8×8. На передающей стороне частотно-временная матрица формируется в соответствии с правилом:Consider the process of establishing cyclic synchronization using an 8 × 8 matrix as an example. On the transmitting side, the time-frequency matrix is formed in accordance with the rule:

Figure 00000003
Figure 00000003

где pi,j - мощность сигнала на i-й субчастоте на длительности j-й посылки;where p i, j is the signal power at the i-th sub-frequency for the duration of the j-th transmission;

N - количество элементарных посылок в канальном блоке;N is the number of chips in the channel block;

М - количество субчастот в групповом сигнале;M is the number of sub frequencies in the group signal;

A0 - номинальный уровень амплитуды сигнала на отдельной субчастоте;A 0 is the nominal level of the signal amplitude at a separate sub-frequency;

α - коэффициент увеличения уровня мощности на отдельных элементах группового сигнала по отношению к остальным элементам.α is the coefficient of increase in the power level on individual elements of the group signal with respect to other elements.

Тогда на длительности кодового блока частотно-временная матрица будет иметь вид, представленный на фиг. 1. Элементы диагонали, помеченные индексом α, имеют повышенную мощность. Прочие элементы матрицы имеют номинальную мощность.Then, on the duration of the code block, the time-frequency matrix will have the form shown in FIG. 1. Elements of the diagonal, marked by index α, have a high power. Other matrix elements have a rated power.

На приемной стороне производится накопление сигнала, принятого из радиоканала, на длительности, соответствующей времени передачи одного кодового блока. В накопленном сигнале устанавливается тактовая синхронизация, после чего первая элементарная посылка условно принимается за опорную. Начиная с этой посылки, для каждой элементарной посылки производится демодуляция сигнала путем вычисления синфазной и квадратурной составляющих сигнала на всех используемых в системе субчастотах. Также в процессе демодуляции можно получить значения мощности сигнала для всех субчастот на длительности каждого канального символа:On the receiving side, the signal received from the radio channel is accumulated for a duration corresponding to the transmission time of one code block. In the accumulated signal, clock synchronization is established, after which the first elementary parcel is conventionally taken as the reference one. Starting from this premise, for each elementary premise, the signal is demodulated by calculating the in-phase and quadrature components of the signal at all sub-frequencies used in the system. Also, in the process of demodulation, you can get the signal power values for all sub-frequencies for the duration of each channel symbol:

Figure 00000004
Figure 00000004

где Pi,j - мощность сигнала, Si,j - значение синфазной составляющей, Ci,j - значение квадратурной составляющей сигнала на i-й субчастоте j-й элементарной посылки, вычисляемые путем быстрого преобразования Фурье.where P i, j is the signal power, S i, j is the value of the in-phase component, C i, j is the value of the quadrature component of the signal at the i-th sub-frequency of the j-th fundamental element, calculated by the fast Fourier transform.

Далее формируется N гипотез возможного местонахождения начала кодового блока. Причем k-я гипотеза заключается в предположении, что начало кодового блока находится на k-й элементарной посылке. Каждой гипотезе ставится в соответствие численный показатель Zk, который представляет собой сумму отношений средней мощности элементов сигнала, на которых предполагается повышенная мощность сигнала, к средней мощности остальных элементов строки частотно-временной матрицы. Наложение на сигнал описанной частотно-временной матрицы производится на каждый кодовый блок, т.е. циклически. При несовпадении принятых из канала связи канальных символов с началом кодового блока в принятом буфере содержатся конец одного из кодовых блоков и начало другого. Поэтому для проверки k-й гипотезы достаточно циклически сдвинуть по времени хранимый на приемной стороне эталон частотно-временной матрицы на k-1 символов.Next, N hypotheses are formed about the possible location of the beginning of the code block. Moreover, the k-th hypothesis is the assumption that the beginning of the code block is on the k-th elementary premise. Each hypothesis is associated with a numerical indicator Z k , which is the sum of the ratios of the average power of the signal elements, on which the increased signal power is assumed, to the average power of the remaining elements of the row of the time-frequency matrix. The superimposed signal of the described time-frequency matrix is performed on each code block, i.e. cyclically. If the channel symbols received from the communication channel do not coincide with the beginning of the code block, the received buffer contains the end of one of the code blocks and the beginning of the other. Therefore, to test the k-th hypothesis, it is enough to cyclically shift in time the standard of the time-frequency matrix stored on the receiving side by k-1 characters.

Численный показатель Zk, соответствующий k-й гипотезе, представляет собой взвешенную сумму мощностей предполагаемых увеличенных частотно-временных компонент принятого сигнала:The numerical indicator Z k corresponding to the k-th hypothesis is a weighted sum of the powers of the supposed increased time-frequency components of the received signal:

Figure 00000005
Figure 00000005

Взвешивание производится для исключения влияния неравномерности спектра помех, а также неравномерности амплитудно-частотной характеристики приемо-передающего тракта и канала связи, на принятие решения.Weighing is performed to eliminate the influence of uneven spectrum of interference, as well as uneven amplitude-frequency characteristics of the transceiver path and the communication channel, on decision making.

Затем определяются два максимальных показателя Zk: Zmax и Zmax2. Фиксируется индекс m гипотезы, которой соответствует абсолютный максимум Zmax. Данная гипотеза является наиболее правдоподобной для установления цикловой синхронизации. Для снижения вероятности ложного установления цикловой синхронизации в условиях отсутствия сигнала производится проверка условия Zmax>bZmax2, где b - некоторый пороговый коэффициент, рассчитываемый заранее, исходя из количества посылок в канальном блоке, требований к вероятности ложного установления цикловой синхронизации, вероятности неустановления цикловой Zk, а также величины α - коэффициента увеличения мощности излучения на отдельных компонентах сигнала.Then two maximum indicators Z k are determined: Z max and Z max2 . The index m of the hypothesis is fixed, which corresponds to the absolute maximum Z max . This hypothesis is most likely to establish cyclic synchronization. To reduce the likelihood of a false establishment of cyclic synchronization in the absence of a signal, the condition Z max > bZ max2 is checked , where b is a threshold coefficient calculated in advance based on the number of transmissions in the channel block, the requirements for the probability of false establishment of cyclic synchronization, and the probability of not establishing cyclic Z k , as well as the values of α — the coefficient of increase in the radiation power on the individual components of the signal.

В случае выполнения данного условия принимается решение об обнаружении цикловой синхронизации и производится декодирование кодового блока, началом которого является элементарная посылка под номером m в окне анализа из N элементов. Если же данное условие не выполняется, то цикловая синхронизация считается неустановленной, и процедура поиска и установления повторяется для следующего окна из N элементарных посылок сигнала. Анализ производится по принимаемому сигналу, накопленному в буфере за время, равное времени передачи N элементарных посылок группового сигнала.If this condition is met, a decision is made to detect cyclic synchronization and a code block is decoded, the beginning of which is an elementary parcel under number m in the analysis window of N elements. If this condition is not fulfilled, then the cyclic synchronization is considered undefined, and the search and establishment procedure is repeated for the next window of N elementary signal packages. The analysis is performed according to the received signal accumulated in the buffer for a time equal to the transmission time of N chips of the group signal.

На Фиг. 2 изображена структурная схема способа установления цикловой синхронизации.In FIG. 2 shows a structural diagram of a method for establishing cyclic synchronization.

Данные, поступающие из источника информации 1, кодируются помехоустойчивым кодом 2 и поступают на модулятор 3, который формирует спектр сигнала в частотной области, как описано в [Шахтарин Б.И. Синхронизация в радиосвязи и радионавигации, М.: Гелиос АРВ, 2007, стр. 241]. В блоке 4 в полученном сигнале производится увеличение мощности отдельных субчастот на длительности определенных элементарных посылок в соответствии с заранее созданной частотно-временной матрицей. Далее, в блоке 5 сформированный спектр преобразуется в сигнал во временной области. После прохождения канала связи 6 и установления в блоке 7 тактовой синхронизации сигнал накапливается в буфере 8 длиной, кратной N элементарным посылкам. В блоке 9 производится демодуляция в частотной области накопленного сигнала, как описано в [Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. СПб.: Питер, 2007, стр. 256-300]. После использования БПФ на длительности одного элементарного символа каждой из субчастот поставлено в соответствие комплексное число, которое необходимо представить в полярной форме записи

Figure 00000006
, где r, φ - амплитуда и фаза сигнала соответственно.The data coming from the information source 1 is encoded by a noise-free code 2 and fed to a modulator 3, which forms the spectrum of the signal in the frequency domain, as described in [Shakhtarin B.I. Synchronization in radio communications and radio navigation, M .: Helios ARV, 2007, p. 241]. In block 4, in the received signal, the power of individual sub-frequencies is increased by the duration of certain elementary premises in accordance with a previously created time-frequency matrix. Further, in block 5, the generated spectrum is converted into a signal in the time domain. After the passage of the communication channel 6 and the establishment in block 7 of clock synchronization, the signal is accumulated in the buffer 8 with a length multiple of N chips. In block 9, demodulation is performed in the frequency domain of the accumulated signal, as described in [Sergienko AB Digital signal processing. St. Petersburg: Peter, 2007, p. 256-300]. After using the FFT, a complex number is assigned for the duration of one elementary symbol of each of the sub-frequencies, which must be presented in polar form
Figure 00000006
, where r, φ are the amplitude and phase of the signal, respectively.

Для демодуляции сигнала с фазовой модуляцией используется только параметр φ, а амплитуда r отбрасывается. В то же время квадрат амплитуды r2 представляет собой значение мощности сигнала на данной субчастоте. Используя промежуточные результаты демодуляции, т.е. значения r, в блоке 10 для каждой из N элементарных посылок вычисляются мощности сигнала на всех субчастотах Pi,j. В блоке 12 формируются различные гипотезы о возможном времени начала кодового блока. На основе полученных в блоке 10 значений Pi,j каждой из этих гипотез в блоке 11 ставится в соответствие численный показатель Zk. В блоке 13 производится вычисление значения Zmax, Zmax2 и принимается решение о факте установления цикловой синхронизации. В случае принятия решения об отсутствии цикловой синхронизации в буфере производится накопление нового сигнала длительностью N элементарных посылок в блоке 8, и процесс поиска синхронизации осуществляется заново. В случае же установления цикловой синхронизации данные, полученные с выхода демодулятора, поступают на декодер 15, с выхода которого в случае успешного декодирования отдаются приемнику информации 16.To demodulate a signal with phase modulation, only the parameter φ is used, and the amplitude r is discarded. At the same time, the square of the amplitude r 2 represents the value of the signal power at a given sub-frequency. Using intermediate demodulation results, i.e. values of r, in block 10, for each of the N chips, the signal powers at all sub frequencies P i, j are calculated. In block 12, various hypotheses about the possible start time of the code block are formed. Based on the values of Pi , j obtained in block 10 , each of these hypotheses in block 11 is associated with a numerical indicator Z k . In block 13, the values of Z max , Z max2 are calculated and a decision is made on the establishment of cyclic synchronization. If a decision is made about the absence of cyclic synchronization in the buffer, a new signal is accumulated with a duration of N chips in block 8, and the synchronization search process is performed anew. In the case of establishing cyclic synchronization, the data received from the output of the demodulator is transmitted to the decoder 15, from the output of which, in the case of successful decoding, the information is received 16.

Таким образом, данный способ установления цикловой синхронизации не требует предварительной передачи специальных последовательностей, служащих только для установления цикловой синхронизации, что позволяет использовать его в системах связи синхронного типа без канала обратной связи. При его использовании синхронизация может быть установлена при включении приемной и передающей станции в любые произвольные моменты времени.Thus, this method of establishing cyclic synchronization does not require preliminary transmission of special sequences that serve only to establish cyclic synchronization, which allows it to be used in synchronous communication systems without a feedback channel. When using it, synchronization can be established when the receiving and transmitting stations are turned on at any arbitrary time.

Claims (1)

Способ установления цикловой синхронизации для многочастотных систем передачи данных с разбиением данных на блоки, отличающийся тем, что время начала блока данных определяется по информационному сигналу, без предварительной передачи специальных цикловых последовательностей, при этом на передающей стороне в процессе модуляции информации с использованием фазовой модуляции на каждый блок данных дополнительно накладывается амплитудная модуляция в соответствии с частотно-временной матрицей размерностью M×N, где М - количество используемых субчастот, а N - количество элементарных символов группового сигнала, соответствующее длительности блока данных, элементы этой матрицы принимают значения 1 или α и являются коэффициентами увеличения мощности сигнала для соответствующей субчастоты на соответствующем временном интервале, равном длительности одного элементарного символа группового сигнала, затем сигнал передается по каналу связи, на приемной стороне после установления тактовой синхронизации сигнал накапливается в буфере длиной N элементарных символов, производится его демодуляция с помощью быстрого преобразования Фурье, при этом вычисляется мощность сигнала на каждой из субчастот для каждого из элементарных символов, формируется N гипотез о возможном местоположении начала блока данных, каждой из гипотез ставится в соответствие численный показатель Zk, где k - порядковый номер гипотезы, принимающий значения от 0 до N-1 и означающий предполагаемый сдвиг времени начала блока данных относительно первого элементарного символа в буфере, данный показатель представляет собой взвешенную сумму мощностей предполагаемых увеличенных частотно-временных компонент принятого сигнала, среди показателей Zk вычисляются два максимальных - Zmax и Zmax2, фиксируется индекс m гипотезы, которой соответствует абсолютный максимум - Zmax, производится проверка условия Zmax>bZmax2, где b - пороговый коэффициент, рассчитываемый исходя из количества посылок в блоке данных, требований к вероятностям ложного установления и неустановления цикловой синхронизации, а также величины α, в случае выполнения данного условия принимается решение об обнаружении цикловой синхронизации и производится декодирование кодового блока, началом которого является элементарная посылка под номером m в окне анализа из N элементов, если же данное условие не выполняется, то цикловая синхронизация считается неустановленной, в буфере заново накапливается сигнал длительностью N элементарных посылок и процедура поиска и установления цикловой синхронизации повторяется. A method of establishing cyclic synchronization for multi-frequency data transmission systems with dividing data into blocks, characterized in that the start time of the data block is determined by the information signal without first transmitting special cyclic sequences, while on the transmitting side in the process of modulating information using phase modulation for each the data block is additionally superimposed with amplitude modulation in accordance with the time-frequency matrix of dimension M × N, where M is the number of sub frequencies, and N is the number of elementary symbols of the group signal corresponding to the duration of the data block, the elements of this matrix take the values 1 or α and are the coefficients of increasing the signal power for the corresponding sub frequency at the corresponding time interval equal to the duration of one elementary symbol of the group signal, then the signal is transmitted through the communication channel, on the receiving side, after the establishment of clock synchronization, the signal is accumulated in a buffer of length N elementary symbols, its demodulation using the fast Fourier transform, in this case, the signal power is calculated on each of the sub frequencies for each of the elementary symbols, N hypotheses are formed about the possible location of the beginning of the data block, each hypothesis is associated with a numerical indicator Z k , where k is the hypothesis serial number taking values from 0 to N-1 and indicating the estimated shift of the start time of the data block relative to the first elementary symbol in the buffer, this indicator is a weighted sum of powers of the supposed increased time-frequency components of the received signal, among the indicators Z k, two maximum ones are calculated - Z max and Z max2 , the hypothesis index m is fixed, which corresponds to the absolute maximum - Z max , the condition is checked Z max > bZ max2 , where b is the threshold coefficient calculated on the basis of the number of parcels in the data block, the requirements for the probabilities of false establishment and non-establishment of cyclic synchronization, as well as the value of α, if this condition is met, a decision is made to detect cyclic synchronization code block, the beginning of which is an elementary parcel with number m in the analysis window of N elements, and if this condition is not met, then cyclic synchronization is considered to be undefined, the signal is accumulated in the buffer with a duration of N elementary parcels and the procedure for searching and establishing a cyclic synchronization is repeated.
RU2013125901/07A 2013-06-04 2013-06-04 Cycle phasing identification method RU2560530C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013125901/07A RU2560530C2 (en) 2013-06-04 2013-06-04 Cycle phasing identification method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013125901/07A RU2560530C2 (en) 2013-06-04 2013-06-04 Cycle phasing identification method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013125901A RU2013125901A (en) 2014-12-10
RU2560530C2 true RU2560530C2 (en) 2015-08-20

Family

ID=53381446

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013125901/07A RU2560530C2 (en) 2013-06-04 2013-06-04 Cycle phasing identification method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2560530C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2628263C2 (en) * 2015-10-22 2017-08-15 Публичное акционерное общество "Российский институт мощного радиостроения" (ПАО "РИМР") Method of setting bit synchronization on information signals based on results of decoding
RU2707271C1 (en) * 2018-12-19 2019-11-26 Акционерное общество "Российский институт мощного радиостроения" (АО "РИМР") Method of reducing peak factor of a multifrequency signal with relative phase modulation
RU2711256C1 (en) * 2019-04-01 2020-01-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" Method of clock and frame synchronization with quality estimation during transmission of discrete messages by amplitude-manipulated signals with multiple frequency-time diversity
RU2819177C1 (en) * 2023-12-08 2024-05-15 Акционерное общество "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" Method for code frame synchronization of multi-block messages

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5883929A (en) * 1996-04-03 1999-03-16 Ericsson, Inc. Synchronization method, and associated circuitry, for synchronizing a receiver with a transmitter
RU2154913C2 (en) * 1995-01-13 2000-08-20 Квэлкомм Инкорпорейтед Pipeline receiver for cell base station using compressed extended spectrum signals
RU2225071C2 (en) * 1999-05-15 2004-02-27 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Method and device for generating frame synchronization word and for checking frame synchronization word in broadband code-division communication system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2154913C2 (en) * 1995-01-13 2000-08-20 Квэлкомм Инкорпорейтед Pipeline receiver for cell base station using compressed extended spectrum signals
US5883929A (en) * 1996-04-03 1999-03-16 Ericsson, Inc. Synchronization method, and associated circuitry, for synchronizing a receiver with a transmitter
RU2225071C2 (en) * 1999-05-15 2004-02-27 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Method and device for generating frame synchronization word and for checking frame synchronization word in broadband code-division communication system

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2628263C2 (en) * 2015-10-22 2017-08-15 Публичное акционерное общество "Российский институт мощного радиостроения" (ПАО "РИМР") Method of setting bit synchronization on information signals based on results of decoding
RU2707271C1 (en) * 2018-12-19 2019-11-26 Акционерное общество "Российский институт мощного радиостроения" (АО "РИМР") Method of reducing peak factor of a multifrequency signal with relative phase modulation
RU2711256C1 (en) * 2019-04-01 2020-01-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" Method of clock and frame synchronization with quality estimation during transmission of discrete messages by amplitude-manipulated signals with multiple frequency-time diversity
RU2819177C1 (en) * 2023-12-08 2024-05-15 Акционерное общество "Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств" Method for code frame synchronization of multi-block messages

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013125901A (en) 2014-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6360186B2 (en) Data transmitting apparatus, data receiver, and operation method thereof
KR102205792B1 (en) Optimized Preamble and Method for Interference-Resistant Packet Detection for Telemetry Applications
EP2823583B1 (en) Poisson-based communication systems and methods
US9853787B2 (en) Carrier frequency offset estimation for wireless communication
US10855494B2 (en) Transmitter and receiver and corresponding methods
CN113726347B (en) Transmitter, receiver and method for chirp modulated radio signals
JP2019021964A (en) Communication system and communication method
RU2560530C2 (en) Cycle phasing identification method
US11070246B2 (en) Digital radio communication
CN110460355B (en) Method and receiver for processing signals from a transmission channel
GB2528769A (en) Radio communication
Temim et al. A novel approach to process the multiple reception of non-orthogonal LoRa-like signals
US20150222325A1 (en) Methods for transmitting and receiving data in a digital telecommunications system
US11817942B2 (en) Method and device for modulating with Zadoff-Chu sequences
RU2595952C2 (en) Method of character synchronization when receiving code pulse modulation - phase-shift keying with familiar structure
EP4164133A1 (en) A method for a transmitter to transmit a signal to a receiver in a communication system, and corresponding receiving method, transmitter, receiver and computer program
US8649469B2 (en) Signal reception
CN106341364B (en) Method for estimating a cyclostationary transmission channel and corresponding receiver
RU2571615C1 (en) Method of transmitting control commands in synchronous communication systems via sw radio link
Martini et al. Optimum metric for frame synchronization with gaissian noise and unequally distributed data symbols
RU2642803C1 (en) Method of increasing reliability of digital message transfer
RU2309537C1 (en) Method for decoding cyclic interference-resistant code
US10764849B2 (en) Method for achieving synchronization of transmit and receive units with multi-carrier signal transmission
KR102650673B1 (en) Underwater communication apparatus and method using css signal
RU2774894C1 (en) Method for noise-resistant data transmission to globally remote objects

Legal Events

Date Code Title Description
HE9A Changing address for correspondence with an applicant
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190605