RU2803622C1 - Method for packet data transmission with noise-like signals - Google Patents

Abstract

FIELD: radio engineering.

SUBSTANCE: used in systems of noise-protected packet data transmission. The method of packet data transmission with noise-like signals consists in the fact that at the beginning of the transmission of each data packet, a sync signal is transmitted, which is formed by quadrature modulation of the carrier frequency signal with two binary pseudo-random sequences, synchronizing (SS) and informational (IS). The SS is an M-sequence, and the IS is formed from the M-sequence by adding one constant element. The duration of the clock signal is chosen as a multiple of the repetition period of the IS. When transmitting a packet header, at each IS repetition period, a modulated sequence is formed by cyclically shifting the M-sequence from which the IS is formed by the number of elements determined by the next header symbol and adding one constant element. The carrier frequency signal is manipulated in phase by a sequence of modulo two elements of the modulated sequence and elements of the SS extended by one element. When transmitting data, each IS repetition period is divided into the same time intervals. At each time interval, a modulated sequence is formed by cyclically shifting the additional M-sequence by the number of elements determined by the transmitted data symbol and adding one constant element. The carrier frequency signal is manipulated in phase by a sequence of modulo two elements of the modulated sequence and elements of the SS extended by one element.

EFFECT: increasing the noise immunity of the packet data transmission system.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники и может найти применение в системах помехозащищенной пакетной передачи данных.The invention relates to the field of radio engineering and can find application in systems of noise-resistant packet data transmission.

Основной задачей, которую приходится решать при проектировании таких систем, является сокращение времени передачи данных при одновременном обеспечении высокой достоверности их приема в условиях воздействия как естественных помех, так и помех от средств радиоэлектронного подавления.The main task that has to be solved when designing such systems is to reduce the time of data transmission while simultaneously ensuring high reliability of their reception under conditions of exposure to both natural interference and interference from electronic jammers.

Среди известных методов повышения помехоустойчивости систем связи наибольшее распространение получили метод скачкообразной перестройки частоты (frequency hopping, FH) и метод прямой последовательности (direct sequence, DS) [1]. В отечественной литературе сигналы, формируемые методом DS, называют шумоподобными (широкополосными) фазоманипулированными сигналами (ШПС). Методы их формирования и приема достаточно хорошо исследованы. Им посвящено большое количество научных публикаций, например [2], и патентов [3].Among the known methods for increasing the noise immunity of communication systems, the most widely used are the frequency hopping (FH) method and the direct sequence (DS) method [1]. In the domestic literature, signals generated by the DS method are called noise-like (broadband) phase-shift keyed signals (PSK). Methods for their formation and reception have been sufficiently well researched. They are the subject of a large number of scientific publications, for example [2], and patents [3].

Большинство известных систем связи обладают низкой скоростью передачи информации, так как используют двоичные алфавиты сигналов [4]. В некоторых патентах [5] увеличение скорости передачи информации достигается за счет использования алфавитов сигналов большого объема, однако при этом снижается помехоустойчивость системы, в том числе за счет неполного использования мощности сигнала для передачи информации.Most known communication systems have a low information transfer rate because they use binary signal alphabets [4]. In some patents [5], an increase in the speed of information transmission is achieved through the use of large-volume signal alphabets, but this reduces the noise immunity of the system, including due to incomplete use of signal power for information transmission.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости при обеспечении высокой скорости передачи данных. Достигаемый при использовании изобретения результат - повышение помехоустойчивости системы пакетной передачи данных.The purpose of the invention is to increase noise immunity while ensuring high data transfer rates. The result achieved by using the invention is to increase the noise immunity of the packet data transmission system.

Наиболее близким по количеству совпадающих признаков к заявляемому способу является способ формирования шумоподобных фазоманипулированных сигналов, описанный в [6].The closest in terms of the number of matching features to the proposed method is the method for generating noise-like phase-keyed signals, described in [6].

Согласно этому способу в передающем устройстве выполняют следующие операции:According to this method, the following operations are performed in the transmitting device:

- Формируют сигналы несущей и тактовой частот.- Generate carrier and clock frequency signals.

- Из сигнала тактовой частоты формируют двоичные квазиортогональные ПСП, синхронизирующую и информационную, причем синхронизирующая ПСП является М - последовательностью, а информационная ПСП - также М - последовательность, но укороченная или удлиненная на один элемент.- From the clock frequency signal, binary quasi-orthogonal PSPs, synchronizing and informational, are formed, and the synchronizing PSP is an M - sequence, and the information PSP is also an M - sequence, but shortened or lengthened by one element.

- Периодически с периодом, равным произведению числа элементов синхронизирующей ПСП, числа элементов информационной ПСП и длительности периода тактовой частоты, осуществляют фазирование синхронизирующей ПСП с информационной ПСП, то есть устанавливают генераторы ПСП в начальные фиксированные состояния.- Periodically, with a period equal to the product of the number of elements of the synchronizing PSP, the number of elements of the information PSP and the duration of the clock frequency period, the synchronizing PSP is phased with the information PSP, that is, the PSP generators are set to the initial fixed states.

- На каждом периоде повторения информационной ПСП формируют модулированную ПСП путем циклического сдвига информационной ПСП с неизмененной длиной на количество элементов, определяемое передаваемым информационным символом, и дополнительного сложения по модулю два с еще одним битом информации. Полученную последовательность, так же как и информационную ПСП, укорачивают или удлиняют на один элемент.- At each repetition period of the information PSP, a modulated PSP is formed by cyclically shifting the information PSP with an unchanged length by the number of elements determined by the transmitted information symbol, and additional addition modulo two with another bit of information. The resulting sequence, as well as the information PSP, is shortened or lengthened by one element.

- Суммируют по модулю два модулированную ПСП и задержанную на целое число периодов тактовой частоты синхронизирующую ПСП, а результат мажоритарно суммируют с синхронизирующей ПСП и информационной ПСП. Под мажоритарным сложением логических сигналов понимается операция вычисления мажоритарной функции «два из трех».- The modulated PSP and the synchronizing PSP delayed by an integer number of clock periods are summed modulo two, and the result is majority summed with the synchronizing PSP and the information PSP. By majority addition of logical signals we mean the operation of calculating the majority function “two out of three”.

- Полученной двоичной последовательностью манипулируют по фазе сигнал несущей частоты.- The resulting binary sequence is manipulated in phase by the carrier frequency signal.

- Суммируют по модулю два синхронизирующую ПСП и информационную ПСП, а полученной двоичной последовательностью осуществляют дополнительный сдвиг фазы фазоманипулированного сигнала на ноль или девяносто градусов.- The synchronizing PSP and the information PSP are summed modulo two, and with the resulting binary sequence an additional phase shift of the phase-shift keyed signal is performed by zero or ninety degrees.

Недостатком способа-прототипа является то, что в формируемом сигнале только половина его мощности используется для передачи данных, что снижает помехоустойчивость системы радиосвязи.The disadvantage of the prototype method is that in the generated signal only half of its power is used for data transmission, which reduces the noise immunity of the radio communication system.

Для решения поставленной в изобретении задачи в способе пакетной передачи данных шумоподобными сигналами, заключающемся в том, что формируют сигналы несущей и тактовой частот, из сигнала тактовой частоты формируют двоичные квазиортогональные последовательности, синхронизирующую (СП) и информационную (ИП), причем СП является М - последовательностью, а ИП образована из М-последовательности добавлением одного постоянного элемента и на каждом периоде повторения ИП формируют модулированную последовательность путем циклического сдвига М - последовательности, из которой образована ИП, на количество элементов, определяемое передаваемым информационным символом, и добавлением одного постоянного элемента, согласно изобретению в начале передачи каждого пакета данных фазируют между собой СП и ИП, а также передают синхросигнал, который формируют путем сдвига сигнала несущей частоты по фазе на девяносто градусов, манипуляции по фазе элементами СП и сложением с сигналом несущей частоты, манипулированным по фазе элементами ИП, длительность синхросигнала выбирают кратной периоду повторения ИП, а при передаче пакета данных СП удлиняют на один постоянный элемент, причем при передаче заголовка пакета оба сигнала несущей частоты манипулируют по фазе последовательностью сумм по модулю два элементов СП и элементов модулированной последовательности и суммируют, а при передаче данных каждый период повторения ИП разбивают на одинаковые временные интервалы, количество которых равно степени числа два, и на каждом временном интервале формируют дополнительную модулированную последовательность путем циклического сдвига дополнительной М-последовательности, сформированной из тактовой частоты, на количество элементов, определяемое передаваемым символом данных, и добавлением одного постоянного элемента, а оба сигнала несущей частоты манипулируют по фазе последовательностью сумм по модулю два элементов СП и элементов дополнительной модулированной последовательности и суммируют.To solve the problem posed in the invention in the method of packet data transmission with noise-like signals, which consists in generating carrier and clock frequency signals, binary quasi-orthogonal sequences are formed from the clock signal, synchronizing (SP) and information (IP), and SP is M - sequence, and the IP is formed from the M-sequence by adding one constant element, and at each repetition period the IP forms a modulated sequence by cyclically shifting the M sequence from which the IP is formed by the number of elements determined by the transmitted information symbol, and adding one constant element, according to According to the invention, at the beginning of the transmission of each data packet, the SP and IP are phased between each other, and a synchronization signal is transmitted, which is formed by shifting the carrier frequency signal in phase by ninety degrees, phase manipulation of the SP elements and addition with the carrier frequency signal, phase-manipulated by the IP elements, the duration of the synchronization signal is chosen as a multiple of the IP repetition period, and when transmitting a data packet, the SP is extended by one constant element, and when transmitting the packet header, both carrier frequency signals are manipulated in phase by a sequence of sums modulo two of the SP elements and elements of the modulated sequence and summed, and when transmitting data each repetition period of the IP is divided into equal time intervals, the number of which is equal to the power of two, and at each time interval an additional modulated sequence is formed by cyclically shifting the additional M-sequence formed from the clock frequency by the number of elements determined by the transmitted data symbol, and adding one constant element, and both carrier frequency signals are manipulated in phase by a sequence of modulo two sums of SP elements and elements of an additional modulated sequence and summed.

Способ пакетной передачи данных шумоподобными сигналами заключается в последовательном выполнении следующих операций:The method of packet data transmission using noise-like signals consists of sequentially performing the following operations:

- Формируют сигналы тактовой частоты и два сигнала несущей частоты, сдвинутые между собой по фазе на девяносто градусов.- Generate clock signals and two carrier frequency signals, shifted in phase by ninety degrees.

- Из сигнала тактовой частоты формируют двоичные квазиортогональные последовательности, синхронизирующую (СП) и информационную (ИП). СП является М-последовательностью, а ИП образована из М-последовательности добавлением одного постоянного элемента.- From the clock frequency signal, binary quasi-orthogonal sequences are formed, synchronizing (SP) and information (IP). SP is an M-sequence, and IP is formed from the M-sequence by adding one constant element.

- Перед передачей каждого пакета данных осуществляют фазирование СП и ИП, то есть устанавливают генераторы (формирователи) в начальные фиксированные состояния.- Before transmitting each data packet, the SP and IP are phased, that is, the generators (formers) are set to the initial fixed states.

- Формируют синхросигнал. Для этого один из сигналов несущей частоты манипулируют по фазе элементами СП, а второй сигнал - элементами ИП. Суммируют оба фазоманипулированных сигнала.- Generate a synchronization signal. To do this, one of the carrier frequency signals is manipulated in phase by the elements of the SP, and the second signal by the elements of the IP. Both phase-shifted signals are summed.

- Синхросигнал передают в течение времени, равного целому числу периодов повторения ИП.- The synchronization signal is transmitted for a time equal to the integer number of IP repetition periods.

- По окончанию передачи синхросигнала осуществляют передачу заголовка пакета данных. Для этого на каждом периоде повторения ИП формируют модулированную последовательность путем циклического сдвига М-последовательности, из которой образована ИП, на количество элементов, определяемое очередным передаваемым символом заголовка, и добавлением одного постоянного элемента. СП удлиняют на один элемент. Оба сигнала несущей частоты манипулируют по фазе последовательностью сумм по модулю два элементами модулированной последовательностью и удлиненной СП и суммируют.- Upon completion of the transmission of the clock signal, the header of the data packet is transmitted. To do this, at each repetition period of the IP, a modulated sequence is formed by cyclically shifting the M-sequence from which the IP is formed by the number of elements determined by the next transmitted header symbol, and by adding one constant element. The joint venture is extended by one element. Both carrier frequency signals are manipulated in phase by a sequence of sums modulo two elements of the modulated sequence and the extended SP and summed.

- По окончанию передачи заголовка пакета осуществляют передачу данных. Для этого каждый период повторения ИП разбивают на одинаковых временных интервалов ( На каждом временном интервале из сигнала тактовой частоты формируют дополнительную М-последовательность. Период повторения этой последовательности меньше длительности временного интервала на один период тактовой частоты. Из дополнительной М-последовательности формируют дополнительную модулированную последовательность путем циклического сдвига относительно начала временного интервала на количество элементов, определяемое очередным передаваемым символом данных, и добавлением одного постоянного элемента. Отметим, что ее длительность равна длительности одного временного интервала.- Upon completion of transmission of the packet header, data transmission is carried out. To do this, each IP repetition period is divided into identical time intervals ( At each time interval, an additional M-sequence is formed from the clock signal. The repetition period of this sequence is less than the duration of the time interval by one clock period. An additional modulated sequence is formed from the additional M-sequence by cyclically shifting relative to the beginning of the time interval by the number of elements determined by the next transmitted data symbol, and adding one constant element. Note that its duration is equal to the duration of one time interval.

- Оба сигнала несущей частоты манипулируют по фазе последовательностью сумм по модулю два элементов дополнительной модулированной последовательности и удлиненной СП и суммируют.- Both carrier frequency signals are manipulated in phase by a sequence of sums modulo two of the elements of the additional modulated sequence and the extended SP and summed.

Таким образом, для передачи пакета данных используется вся мощность излучаемого сигнала и помехоустойчивость системы радиосвязи возрастает. Например, при передаче заголовка пакета помехоустойчивость возрастает на 3дБ. При передаче данных помехоустойчивость зависит от количества временных интервалов на которые разбивается один период повторения ИП. Возможность изменения количества временных интервалов позволяет адаптироваться к помеховой обстановке. При высоком уровне помех, выбирая можно обеспечить такую же помехоустойчивость передачи данных, как и при передаче заголовки пакета. При снижении уровня помех скорость передачи данных может быть значительно увеличена. Например. если количество элементов ИП равно , то максимальная скорость передачи информации в заголовке пакета составляет (бит/с), где T(c) - длительность периода повторения ИП. Максимальная скорость передачи данных равнаThus, the entire power of the emitted signal is used to transmit a data packet and the noise immunity of the radio communication system increases. For example, when transmitting a packet header, noise immunity increases by 3 dB. When transmitting data, noise immunity depends on the number of time slots into which one IP repetition period is divided. The ability to change the number of time intervals allows you to adapt to the interference environment. If the interference level is high, select It is possible to ensure the same noise immunity of data transmission as when transmitting packet headers. By reducing the level of interference, data transfer rates can be significantly increased. For example. if the number of IP elements is equal , then the maximum information transfer rate in the packet header is (bit/s), where T(c) is the duration of the IP repetition period. The maximum data transfer rate is

(бит/с), (bit/s),

а увеличение скорости передачи составляетand the increase in transmission speed is

Например, при скорость передачи данных увеличивается в 16 раз.For example, when Data transfer speed increases 16 times.

Использование синхронизирующей последовательности при передаче пакета данных позволяет получить ансамбль информационных сигналов, слабо коррелированных при временных сдвигах. Если бы сигнал несущей частоты манипулировался по фазе только элементами модулированной последовательности (дополнительной модулированной последовательности), в радиоканалах с многолучевым распространением радиоволн сигналы разных лучей соответствовали бы различным передаваемым символам заголовка (данных). При этом появляется вероятность выбора символа, соответствующего не основному лучу приема, а одному из дополнительных.The use of a synchronizing sequence when transmitting a data packet makes it possible to obtain an ensemble of information signals that are weakly correlated with time shifts. If the carrier signal were phase-keyed only by the elements of the modulated sequence (additional modulated sequence), in multipath radio channels, the signals of different beams would correspond to different transmitted header (data) symbols. In this case, there is a possibility of choosing a symbol that corresponds not to the main reception beam, but to one of the additional ones.

Рассмотрим математическое представление синхросигнала:Let's consider the mathematical representation of the clock signal:

где - амплитуда сигнала;Where - signal amplitude;

- несущая частота; - carrier frequency;

- СП; - SP;

- ИП. - IP.

Как видно, синхросигнал представляет собой сумму двух сигналов несущей частоты, сдвинутых между собой по фазе на девяносто градусов, один из которых манипулирован по фазе периодически повторяющейся СП, а второй - периодически повторяющейся ИП.As you can see, the clock signal is the sum of two carrier frequency signals, shifted in phase by ninety degrees, one of which is manipulated in phase by a periodically repeating SP, and the second by a periodically repeating IP.

В приемном устройстве может быть реализован одновременный поиск СП и ИП. При этом, если использовать алгоритм обнаружения, основанный на сравнении с порогом суммы квадратов максимальных значений функций взаимной корреляции принимаемого сигнала с СП и ИП, помехоустойчивость обнаружения будет незначительно ниже помехоустойчивости обнаружения при передаче одной СП.The receiving device can implement simultaneous search for SP and IP. At the same time, if you use a detection algorithm based on comparison with the threshold of the sum of squares of the maximum values of the cross-correlation functions of the received signal with the SP and IP, the noise immunity of detection will be slightly lower than the noise immunity of detection when transmitting one SP.

После обнаружения синхросигнала и автоподстройки тактовой частоты ПСП приемное устройство переходит в режим поиска окончания передачи синхросигнала.After detecting the clock signal and automatically adjusting the clock frequency of the PSP, the receiving device goes into the search mode for the end of the clock signal transmission.

Рассмотрим алгоритм этого поиска. В начале передачи синхросигнала СП и ИП фазируются между собой. Это означает, что генераторы (формирователи) СП и ИП устанавливаются в определенные начальные состояния. Например, если генераторы выполнены на основе регистров сдвига с сумматорами по модулю два в цепи обратной связи, начальными состояниями являются двоичные коды, записанные в регистрах. Если формирователи выполнены на основе счетчиков и постоянных запоминающих устройств, начальными состояниями являются нулевые состояния счетчиков. Рассмотрим этот метод формирования. Если количество элементов СП равно N-1, то счетчик формирователя СП осуществляет счет тактовых импульсов по модулю числа N-1. Количество элементов ИП равно N, поэтому счетчик формирователя ИП осуществляет счет тактовых импульсов по модулю числа N.Let's consider the algorithm for this search. At the beginning of the transmission of the synchronization signal, the SP and IP are phased with each other. This means that the generators (formers) of the SP and IP are set to certain initial states. For example, if the generators are based on shift registers with modulo two adders in the feedback circuit, the initial states are the binary codes written in the registers. If the shapers are made on the basis of counters and read-only memories, the initial states are the zero states of the counters. Let's consider this formation method. If the number of SP elements is N-1, then the counter of the SP driver counts clock pulses modulo the number N-1. The number of IP elements is equal to N, therefore the counter of the IP driver counts clock pulses modulo the number N.

В начале формирования синхросигнала оба счетчика находятся в нулевом состоянии, то есть на выходах их разрядов присутствуют двоичные коды числа ноль. В дальнейшем каждый раз, когда счетчик формирователя информационной ПСП устанавливается в нулевое состояние (фиг.2а), число, двоичный код которого устанавливается на выходах разрядов счетчика формирователя синхронизирующей ПСП, увеличивается на единицу (фиг.2б). Если длительность синхросигнала равна K периодам повторения ИП, то окончанию синхросигнала соответствует момент времени, когда на выходах разрядов счетчика формирователя ИП устанавливается код числа ноль, а на выходах разрядов счетчика формирователя СП устанавливается код числа K. По этому признаку может быть определен момент окончания синхросигнала в приемном устройстве.At the beginning of the formation of the clock signal, both counters are in the zero state, that is, binary codes of the number zero are present at the outputs of their bits. In the future, each time the counter of the information PSP driver is set to zero (Fig. 2a), the number, the binary code of which is set at the outputs of the counter bits of the synchronizing PSP driver, increases by one (Fig. 2b). If the duration of the clock signal isK repetition periods of the IP, then the end of the synchronization signal corresponds to the moment in time when the number code zero is set at the outputs of the counter bits of the IP shaper, and the number code is set at the outputs of the counter bits of the SP shaperK.That's why The sign can determine the moment of the end of the synchronization signal in the receiving device.

В режиме передачи пакета данных формируемый сигнал имеет видIn the data packet transmission mode, the generated signal has the form

где - модулированная последовательность при передаче заголовка пакета или дополнительная модулированная последовательность при передаче данных.Where - modulated sequence when transmitting a packet header or an additional modulated sequence when transmitting data.

Оптимальный некогерентный прием таких сигналов включает в себя предварительное умножение квадратурных огибающих входного сигнала на, то есть на СП при приведении к биполярному виду. После этого вычисляют корреляцию квадратурных огибающих с каждым из сигналов вида (i=1…Q), где - модулированная (дополнительная модулированная) последовательность, соответствующая i-тому из Q возможных передаваемых символов заголовка (данных), а также сумму их квадратов. Выбирают максимальное из Q значений суммы квадратов и соответствующую ему последовательность, по которой определяют передаваемый информационный символ.Optimal incoherent reception of such signals involves pre-multiplying the quadrature envelopes of the input signal by , that is, on the joint venture when reduced to a bipolar form. After this, the correlation of the quadrature envelopes with each of the signals of the form is calculated (i=1…Q), where - modulated (additional modulated) sequence corresponding to the i-th of the Q possible transmitted header (data) symbols, as well as the sum of their squares. The maximum of the Q values of the sum of squares and the corresponding sequence are selected, by which the transmitted information symbol is determined.

Отметим, что при больших Q, то есть большом количестве передаваемых символов, помехоустойчивость некогерентного приема незначительно отличается от помехоустойчивости когерентного приема информации.Note that for large Q, that is, a large number of transmitted symbols, the noise immunity of incoherent reception differs slightly from the noise immunity of coherent reception of information.

Пример технической реализации устройства формирования передаваемого сигнала приведен на фиг. 1.An example of a technical implementation of a device for generating a transmitted signal is shown in Fig. 1.

Устройство содержит:The device contains:

1 - формирователь сигналов несущей и тактовой частот (ФСНТЧ);1 - carrier and clock frequency signal generator (CSFC);

2 - счетчик по модулю ;2 - modulo counter ;

3 - счетчик по модулю ;3 - modulo counter ;

4 - делитель частоты на ;4 - frequency divider by ;

5 - делитель частоты на ;5 - frequency divider by ;

6 - счетчик по модулю ;6 - modulo counter ;

7, 8, 10, 11 - постоянное запоминающее устройство (ПЗУ);7, 8, 10, 11 - read-only memory (ROM);

9 - сумматор по модулю ;9 - modulo adder ;

12 - сумматор по модулю ;12 - modulo adder ;

13, 14, 24 - коммутатор;13, 14, 24 - switch;

15, 16 - схема 2ИЛИ;15, 16 - 2OR circuit;

17 - фазовращатель;17 - phase shifter;

18, 19 - фазовый манипулятор;18, 19 - phase manipulator;

20, 21 - сумматор по модулю два;20, 21 - modulo two adder;

22 - делитель частоты на K;22 - frequency divider by K ;

23 - сумматор;23 - adder;

25 - D - триггер.25 - D - trigger.

Устройство работает следующим образом. Сигнал тактовой частоты, формируемый ФСНТЧ 1, поступает на тактовые входы счетчика по модулю 2, счетчика по модулю 3 ( - количество элементов ИП), делителя частоты на 4, делителя частоты на 5 ( - количество элементов дополнительной модулированной последовательности) и счетчика по модулю 6.The device works as follows. The clock signal generated by FSNTCH 1 is supplied to the clock inputs of the counter modulo 2, modulo counters3 ( - number of IP elements), frequency divider per 4, frequency divider 5 ( - number of elements of additional modulated sequence) and modulo counter 6.

При отсутствии сигнала ПРД счетчики 2, 3, 6 и D-триггер 25 находятся в нулевом состоянии, а делители частоты 4, 5, 22 - в исходном состоянии. По приходу сигнала ПРД начинают работать счетчики 2, 3, 6 и делители частоты 4, 5. Делитель частоты 4 формирует импульсы длительностью равной одному периоду тактовой частоты и скважностью, равной . Эти импульсы поступают на тактовый вход делителя частоты на 22. По приходу K-го импульса на выходе делителя частоты 22 возникает импульс, который поступает на тактовый вход D-триггера 25 и устанавливает его в состояние логической единицы.In the absence of the PRD signal, counters 2, 3, 6 and D-flip-flop 25 are in the zero state, and frequency dividers 4, 5, 22 are in the initial state. Upon arrival of the TX signal, counters 2, 3, 6 and frequency dividers 4, 5 begin to operate. Frequency divider 4 generates pulses with a duration equal to one clock period and a duty cycle equal to . These pulses arrive at the clock input of the frequency divider 22. Upon arrival of the Kth pulse, a pulse appears at the output of frequency divider 22, which arrives at the clock input of D-flip-flop 25 and sets it to a logical one state.

Выходной сигнал (РП) D-триггера 25 поступает на устройство передачи данных (УПД) и разрешает передачу заголовка пакета данных. Тактовыми импульсами (ТИ1) считывания символа заголовка пакета данных из УПД служат выходные импульсы делителя частоты 4. Передаваемые символы заголовка в виде многоразрядных двоичных чисел поступают с выхода УПД на один из входов сумматора по модулю 9.The output signal (RS) of the D-flip-flop 25 is supplied to the data transmission device (DTD) and allows the transmission of the data packet header. The clock pulses (TI1) for reading the header symbol of a data packet from the UTD are the output pulses of frequency divider 4. The transmitted header symbols in the form of multi-bit binary numbers arrive from the output of the UTD to one of the inputs of the modulo adder 9.

Формирование СП и ИП происходит следующим образом. На выходах счетчиков 2 и 3 с частотой тактовых импульсов формируются периодические последовательности многоразрядных двоичных чисел и соответственно. Выходные сигналы счетчика 2 поступают на адресные входы ПЗУ 7, в котором записаны значения элементов СП. На выходе ПЗУ 7 формируется периодически повторяющаяся СП.The formation of a joint venture and individual entrepreneur occurs as follows. At the outputs of counters 2 and 3, periodic sequences of multi-bit binary numbers are formed at the frequency of clock pulses And respectively. The output signals of counter 2 are supplied to the address inputs of ROM 7, in which the values of the SP elements are recorded. At the output of ROM 7, a periodically repeating SP is formed.

Аналогично, выходные сигналы счетчика 3 поступают на адресные входы ПЗУ 8. В одном из разрядов ПЗУ 8 записаны значения элементов ИП, в другом - значения элементов СП удлиненной на один элемент. На выходе ПЗУ 8 формируются периодически повторяющееся последовательности ИП и удлиненная на один элемент СП.Similarly, the output signals of counter 3 are sent to the address inputs of ROM 8. In one of the bits of ROM 8 the values of the elements of the IP are written, in the other - the values of the elements of the SP extended by one element. At the output of ROM 8, a periodically repeating sequence of IP and an SP extended by one element are formed.

Синхросигнал формируется на протяжении первых периодов повторения ИП. В это время D-триггер 25 находится в состоянии логического нуля. Его выходной сигнал поступает на входы управления коммутаторов 13 и 14. При этом коммутатор 13 подключает ко входу фазового манипулятора 18 периодически повторяющуюся СП с выхода ПЗУ 7, а коммутатор 14 подключает ко входу фазового манипулятора 19 периодически повторяющуюся ИП с выхода ПЗУ 8.The synchronization signal is generated during the first IP repetition periods. At this time, D-flip-flop 25 is in a logical zero state. Its output signal is supplied to the control inputs of switches 13 and 14. In this case, switch 13 connects a periodically repeating SP from the output of ROM 7 to the input of phase manipulator 18, and switch 14 connects a periodically repeating SP from the output of ROM 8 to the input of phase manipulator 19.

На второй вход фазового манипулятора 19 поступает сигнал несущей частоты с выхода ФСНТЧ 1, а на второй вход фазового манипулятора 19 - сигнал несущей частоты, сдвинутый по фазе на девяносто градусов в фазовращателе 17. На выходе фазового манипулятора 19 формируется сигнал несущей частоты манипулированный по фазе элементами периодически повторяющейся ИП, а на выходе фазового манипулятора 18 - сигнал несущей частоты, сдвинутый по фазе на девяносто градусов и манипулированный по фазе элементами периодически повторяющейся СП. Оба сигнала суммируются в сумматоре 23, образуя синхросигнал.The second input of the phase manipulator 19 receives a carrier frequency signal from the output of FSSFC 1, and the second input of the phase manipulator 19 receives a carrier frequency signal shifted in phase by ninety degrees in the phase shifter 17. At the output of the phase manipulator 19, a carrier frequency signal is generated, manipulated in phase by the elements periodically repeating IP, and at the output of the phase manipulator 18 is a carrier frequency signal, phase-shifted by ninety degrees and phase-manipulated by the elements of the periodically repeating IP. Both signals are summed in adder 23, forming a clock signal.

В режиме передачи данных D-триггер 25 переходит в состояние логической единицы и коммутаторы 13, 14 подключает ко входам фазовых манипуляторов 18, 19 выход коммутатора 24. При передаче заголовка пакета отсутствует сигнал разрешения передачи данных (РД) с выхода УПД и коммутатор 24 подключает к выходу сигнал с выхода сумматора по модулю два 20.In data transfer mode, D-trigger 25 goes into the logical one state and switches 13, 14 connect the output of switch 24 to the inputs of phase manipulators 18, 19. When transmitting the packet header, there is no data transfer permission signal (RD) from the output of the UTD and switch 24 connects to output signal from the output of the adder modulo two 20.

Двоичный код очередного символа заголовка поступает на один из входов сумматора по модулю 9, на второй вход которого поступает многоразрядный сигнал с выхода счетчика 3. На выходе сумматора 9 формируется последовательность многоразрядных двоичных чисел, представляющая собой циклический сдвиг последовательности . Двоичное представление величины сдвига совпадает с двоичным кодом передаваемого символа заголовка.The binary code of the next header symbol arrives at one of the inputs of the modulo adder 9, the second input of which receives a multi-bit signal from the output of counter 3. At the output of adder 9, a sequence of multi-bit binary numbers is formed, which is a cyclic shift of the sequence . The binary representation of the shift value is the same as the binary code of the transmitted header symbol.

Выходные сигналы сумматора 9 поступают на адресные входы ПЗУ 10, в котором записаны значения элементов М-последовательности, из которой образована ИП. На выходе ПЗУ 10 формируется последовательность, являющаяся циклическим сдвигом М-последовательности, из которой образована ИП. Двоичное представление величины сдвига совпадает с двоичным кодом передаваемого символа заголовка.The output signals of the adder 9 are supplied to the address inputs of the ROM 10, which contains the values of the elements of the M-sequence from which the IP is formed. At the output of ROM 10, a sequence is formed, which is a cyclic shift of the M-sequence from which the IP is formed. The binary representation of the shift value is the same as the binary code of the transmitted header symbol.

В схеме 2ИЛИ 15 происходит добавление к этой последовательности одного постоянного элемента, равного логической единице, в момент прихода импульса (ТИ 1) с выхода делителя частоты на 4. На выходе схемы 2ИЛИ 15 формируется модулированная последовательность, которая поступает на один из входов сумматора по модулю два 20.In the 2OR 15 circuit, one constant element equal to a logical one is added to this sequence at the moment the pulse (TI 1) arrives from the output of the frequency divider to 4. At the output of the 2OR 15 circuit, a modulated sequence is formed, which is supplied to one of the inputs of the adder modulo two 20.

На второй вход сумматора по модулю два 20, поступает удлиненная на один элемент СП с выхода ПЗУ 8. На выходе сумматора по модулю два 20 формируется последовательность сумм по модулю два элементов модулированной последовательности и удлиненной СП, которая проходя через коммутаторы 24, 13, 14 поступает на входы фазовых манипуляторов 18 и 19. На выходах фазовых манипуляторов 18 и 19 формируются сигналы несущей частоты, сдвинутые между собой по фазе на девяносто градусов и манипулированные по фазе последовательностью сумм по модулю два элементов модулированной последовательности и удлиненной СП, которые суммируются в сумматоре 23.The second input of the modulo two 20 adder receives the SP extended by one element from the output of ROM 8. At the output of the modulo two 20 adder, a sequence of sums modulo two of the elements of the modulated sequence and the extended SP is formed, which, passing through switches 24, 13, 14, is received to the inputs of phase manipulators 18 and 19. At the outputs of phase manipulators 18 and 19, carrier frequency signals are generated, shifted in phase by ninety degrees and manipulated in phase by a sequence of sums modulo two of the elements of the modulated sequence and the extended SP, which are summed in adder 23.

По окончанию передачи заголовка пакета из УПД приходит сигнал разрешения передачи данных (РД), которым коммутатор 24 подключает к выходу сигнал с выхода сумматора по модулю два 21.At the end of the transmission of the packet header from the UTD, a data transmission permission signal (RD) is received, with which the switch 24 connects to the output the signal from the output of the adder modulo two 21.

В режиме передачи данных тактовыми импульсами считывания передаваемых символов из УПД служат выходные импульсы (ТИ 2) делителя частоты на 5. Передаваемые символы в виде многоразрядных двоичных чисел поступают с выхода УПД на один из входов сумматора по модулю 12, на второй вход которого поступает периодическая последовательность многоразрядных двоичных чисел с выхода счетчика по модулю 6. На выходе сумматора 12 формируется последовательность многоразрядных двоичных чисел, представляющая собой циклический сдвиг последовательности . Двоичное представление величины сдвига совпадает с двоичным кодом передаваемого символа.In the data transmission mode, the clock pulses for reading transmitted symbols from the UTD are the output pulses (TI 2) of the frequency divider on 5. Transmitted symbols in the form of multi-bit binary numbers come from the output of the UTD to one of the inputs of the modulo adder 12, the second input of which receives a periodic sequence of multi-bit binary numbers from the modulo counter output 6. At the output of adder 12, a sequence of multi-bit binary numbers is formed, which is a cyclic shift of the sequence. The binary representation of the shift value coincides with the binary code of the transmitted symbol.

Выходные сигналы сумматора 9 поступают на адресные входы ПЗУ 11, в котором записаны значения элементов дополнительной М-последовательности. На выходе ПЗУ 11 формируется последовательность, являющаяся циклическим сдвигом дополнительной М-последовательности. Двоичное представление величины сдвига совпадает с двоичным кодом передаваемого символа.The output signals of the adder 9 are supplied to the address inputs of ROM 11, in which the values of the elements of the additional M-sequence are recorded. At the output of ROM 11, a sequence is formed, which is a cyclic shift of an additional M-sequence. The binary representation of the shift value coincides with the binary code of the transmitted symbol.

В схеме 2ИЛИ 16 происходит добавление к этой последовательности одного постоянного элемента, равного логической единице, в момент прихода импульса (ТИ 2) с выхода делителя частоты на 5. На выходе схемы 2ИЛИ 16 формируется дополнительная модулированная последовательность, которая поступает на один из входов сумматора по модулю два 21.In the 2OR 16 circuit, one constant element equal to a logical one is added to this sequence at the moment the pulse (TI 2) arrives from the output of the frequency divider to 5. At the output of the 2OR 16 circuit, an additional modulated sequence is formed, which is supplied to one of the inputs of the adder modulo two 21.

На второй вход сумматора по модулю два 21, поступает удлиненная на один элемент СП с выхода ПЗУ 8, а на его выходе формируется последовательность сумм по модулю два элементов дополнительной модулированной последовательности и удлиненной СП, которая проходя через коммутаторы 24, 13, 14 поступает на входы фазовых манипуляторов 18 и 19. На выходах фазовых манипуляторов 18 и 19 формируются сигналы несущей частоты, сдвинутые между собой по фазе на девяносто градусов и манипулированные по фазе последовательностью сумм по модулю два элементов дополнительной модулированной последовательности и удлиненной СП, которые суммируются в сумматоре 23.The second input of the adder modulo two 21 receives the SP extended by one element from the output of ROM 8, and at its output a sequence of sums modulo two elements of the additional modulated sequence and the extended SP is formed, which, passing through switches 24, 13, 14, is supplied to the inputs phase manipulators 18 and 19. At the outputs of phase manipulators 18 and 19, carrier frequency signals are generated, shifted in phase by ninety degrees and manipulated in phase by a sequence of sums modulo two of elements of an additional modulated sequence and an extended SP, which are summed in adder 23.

ИСТОЧНИКИ ИНФОМАЦИИSOURCES OF INFORMATION

1. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр.: Пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильямс», 2004. – 1104 с., с. 733-819.1. Sklyar B. Digital communication. Theoretical foundations and practical application. Ed. 2nd, rev.: Trans. from English - M.: Williams Publishing House, 2004. – 1104 p., p. 733-819.

2. Борисов В.И. и др. Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналов модуляцией несущей псевдослучайной последовательностью - М.: Радио и связь, 2003. - 641 с.2. Borisov V.I. and others. Noise immunity of radio communication systems with expansion of the spectrum of signals modulated by a carrier pseudo-random sequence - M.: Radio and Communications, 2003. - 641 p.

3. Патент RU 2646353 С1. Передатчик повышенной структурной и энергетической скрытности. Опубликовано 02.03.2018. Бюл. №7.3. Patent RU 2646353 C1. Transmitter of increased structural and energy secrecy. Published 03/02/2018. Bull. No. 7.

4. Патент RU 2127486 С1. Способ и устройство передачи сообщений широкополосными сигналами. Опубликовано 10.03.1999.4. Patent RU 2127486 C1. Method and device for transmitting messages using broadband signals. Published 03/10/1999.

5. Патент RU 2279183 С2. Способ передачи информации в системе связи с широкополосными сигналами. Опубликовано 27.06.2006. Бюл. №18.5. Patent RU 2279183 C2. Method of transmitting information in a communication system with broadband signals. Published 06/27/2006. Bull. No. 18.

6. Патент RU 2731681 С1. Способ формирования шумоподобных фазоманипулированных сигналов. Опубликовано 07.09.2020. Бюл. №25.6. Patent RU 2731681 C1. A method for generating noise-like phase-shift keyed signals. Published 09/07/2020. Bull. No. 25.

Claims (1)

Способ пакетной передачи данных шумоподобными сигналами, заключающийся в том, что формируют сигналы несущей и тактовой частот, из сигнала тактовой частоты формируют двоичные квазиортогональные последовательности, синхронизирующую (СП) и информационную (ИП), причем СП является М–последовательностью, а ИП образована из М–последовательности добавлением одного постоянного элемента, и на каждом периоде повторения ИП формируют модулированную последовательность путем циклического сдвига М–последовательности, из которой образована ИП, на количество элементов, определяемое передаваемым информационным символом, и добавлением одного постоянного элемента, отличающийся тем, что в начале передачи каждого пакета данных фазируют между собой СП и ИП, а также передают синхросигнал, который формируют путем сдвига сигнала несущей частоты по фазе на 90 градусов, манипуляции по фазе элементами СП и сложения с сигналом несущей частоты, манипулированным по фазе элементами ИП, длительность синхросигнала выбирают кратной периоду повторения ИП, а при передаче данных СП удлиняют на один постоянный элемент, причем при передаче заголовка пакета оба сигнала несущей частоты манипулируют по фазе последовательностью сумм по модулю два элементов СП и элементов модулированной последовательности и суммируют, а при передаче данных каждый период повторения ИП разбивают на одинаковые временные интервалы, количество которых равно степени числа два, и на каждом временном интервале формируют дополнительную модулированную последовательность путем циклического сдвига дополнительной М–последовательности, сформированной из сигнала тактовой частоты, на количество элементов, определяемое передаваемым символом данных, и добавлением одного постоянного элемента, а оба сигнала несущей частоты манипулируют по фазе последовательностью сумм по модулю два элементов СП и элементов дополнительной модулированной последовательности и суммируют. A method of packet data transmission using noise-like signals, which consists in generating carrier and clock frequency signals, from the clock frequency signal forming binary quasi-orthogonal sequences, synchronizing (SP) and information (IP), wherein the SP is an M-sequence, and the IP is formed from M -sequences by adding one constant element, and at each repetition period the IP forms a modulated sequence by cyclically shifting the M-sequence from which the IP is formed by the number of elements determined by the transmitted information symbol, and adding one constant element, characterized in that at the beginning of the transmission Each data packet is phased between the SP and the IP, and also transmits a synchronizing signal, which is formed by shifting the carrier frequency signal in phase by 90 degrees, phase manipulation by the elements of the SP and addition with the carrier frequency signal, phase-manipulated by the elements of the IP, the duration of the synchronizing signal is chosen as a multiple repetition period of the IP, and when transmitting data, the SP is extended by one constant element, and when transmitting the packet header, both carrier frequency signals are manipulated in phase by a sequence of sums modulo two of the SP elements and elements of the modulated sequence and summed, and when transmitting data, each repetition period of the IP is divided into equal time intervals, the number of which is equal to the power of two, and at each time interval an additional modulated sequence is formed by cyclically shifting the additional M-sequence formed from the clock signal by the number of elements determined by the transmitted data symbol, and adding one constant element, and both carrier frequency signals are manipulated in phase by a sequence of modulo two sums of SP elements and elements of an additional modulated sequence and summed.