способ формирования шумоподобных радиоимпульсов для передачи бинарных символов информации сложными сигналами

Формула изобретения

Способ формирования шумоподобных радиоимпульсов для передачи бинарных символов информации сложными сигналами, включающий модуляцию несущей частоты кодовой последовательностью, отличающийся тем, что осуществляют минимальную кодочастотную модуляцию несущей частоты путем суммирования модулированных по амплитуде и фазе колебаний квадратурных каналов, модулирующие кодовые последовательности которых получают перекодировкой кодовой последовательности шумоподобного радиоимпульса, осуществляют стробирование полученной суммы видеоимпульсом, равным длительности кодовой последовательности, формирование противоположного сигнала осуществляют инверсией кода модулирующей кодовой последовательности одного из квадратурных каналов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в системах передачи информации, в области радиолокации, радионавигации, системах дистанционного зондирования ионосферы и других радиотехнических системах и устройствах, в которых требуется иметь надежное выделение сигнала, высокую помехоустойчивость и разрешающую способность.

Известен способ формирования шумоподобных сигналов путем фазовой модуляции несущей частоты кодовой последовательностью, при этом, когда символ кода равен +1, передается сама несущая частота, если символ кода равен -1, фаза несущей меняется на 180 [Диксон Р.К. Широкополосные системы /Перевод с английского п/р В.И.Журавлева. М.: “Связь”, 1979. 304 с.].

Недостатки способа заключаются в том, что фазовая манипуляция, применяемая для получения кодированного радиоимпульса, обладает свойством неоднозначности решения, что приводит к негативной работе, заключающейся в том, что переданная “единица” может приниматься как “ноль”, а “ноль” - как “единица”. Этот недостаток является принципиально неустранимым для фазовой манипуляции, в результате чего кодофазоманипулированные радиоимпульсы невозможно использовать в качестве противоположных сигналов для передачи бинарных символов информации.

Известен способ передачи бинарных символов информации сложными сигналами, в котором для формирования бинарной “единицы” используется фазовая модуляция несущей частоты кодовой последовательностью, а для формирования “нуля” несущая модулируется другой кодовой последовательностью, код которой отличается от предыдущего [Петрович Н.Т., Размахнин М.К. Системы связи с шумоподобными сигналами. - М.: “Советское радио”, 1969, с.122], близкий по технической сущности и достигаемому результату и принятый за прототип. В этом способе переход от “единицы” к “нулю” и обратно производится переключением цепей обратной связи регистра сдвига, осуществляющего генерацию кодовой последовательности.

Недостатком такого способа является то, что корреляционные функции кодов, отображающих бинарные “единицу” и “ноль”, имеют значительное различие в структуре боковых лепестков, что приводит к различию в вероятности присутствия “нуля” или “единицы” на входе приемного устройства.

Из теории помехоустойчивого приема известно, что наибольшей помехоустойчивостью обладают противоположные сигналы. Такими свойствами обладают шумоподобные радиоимпульсы, имеющие одинаковые по структуре корреляционные функции, но отличающиеся полярностью. Такие радиоимпульсы можно получить, используя внутриимпульсную частотную манипуляцию, позволяющую избавиться от неопределенности начальной фазы принимаемого радиоимпульса и дающую возможность прямой код применять для передачи бинарного символа “единицы”, а инверсный код - для передачи бинарного “нуля” или наоборот.

Изобретение направлено на повышение помехоустойчивости системы передачи информации за счет применения сложных шумоподобных радиоимпульсов, обладающих свойствами противоположных сигналов.

Поставленная задача решается тем, что в способе формирования шумоподобных радиоимпульсов для передачи бинарных символов информации сложными сигналами, включающем модуляцию несущей частоты кодовой последовательностью, осуществляют минимальную кодочастотную модуляцию несущей частоты путем суммирования модулированных по амплитуде и фазе колебаний квадратурных каналов, модулирующие кодовые последовательности которых получают перекодировкой кодовой последовательности шумоподобного радиоимпульса, затем осуществляют стробирование полученной суммы видеоимпульсом, равным длительности кодовой последовательности, формирование противоположного сигнала осуществляют инверсией кода модулирующей кодовой последовательности одного из квадратурных каналов.

Структура кода модулирующей кодовой последовательности каждого канала в результате перекодировки должна быть такой, чтобы результат поразрядного перемножения кодов квадратурного и синфазного каналов представлял собой требуемый код шумоподобного радиоимпульса. Кроме того, генерируется видеоимпульс, длительность которого равна длительности кодовой последовательности, предназначенный для использования в качестве стробирующего импульса. В каждом из каналов модулирующая кодовая последовательность перемножается с квадратурными составляющими низкочастотного гармонического колебания, период которого равен учетверенной длительности элементарного импульса кода, производится перенос спектра полученного колебания в область высоких частот, в результате чего получаются модулированные по амплитуде и фазе колебания.

После суммирования модулированных по амплитуде и фазе колебаний квадратурных каналов выделяется шумоподобный радиоимпульс путем стробирования.

Для формирования противоположного сигнала достаточно инвертировать кодовую последовательность одного из квадратурных каналов.

Отличительные признаки изобретения заключаются в том, что осуществляют минимальную кодочастотную модуляцию несущей частоты путем суммирования модулированных по амплитуде и фазе колебаний квадратурных каналов, модулирующие кодовые последовательности которых получают перекодировкой кодовой последовательности шумоподобного радиоимпульса, осуществляют стробирование полученной суммы видеоимпульсом, равным длительности кодовой последовательности, формирование противоположного сигнала осуществляют инверсией кода модулирующей кодовой последовательности одного из квадратурных каналов.

Наличие отличительных признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию “новизна”.

Анализ патентной и научно-технической информации не позволил выявить источники, содержащие сведения об известности отличительных признаков заявляемого изобретения, что свидетельствует о соответствии заявляемого изобретения критерию “изобретательский уровень”.

Осуществление предлагаемого способа рассмотрим на примере формирования шумоподобного радиоимпульса с внутриимпульсной минимальной частотной манипуляцией, закодированного в соответствии с кодом Баркера с длительностью N=7, код которого представляется в виде

показанном на фиг.1, где а) код Баркера с длительностью N=7.

Для формирования шумоподобного радиоимпульса с внутриимпульсной минимальной частотной манипуляцией в соответствии с этим кодом необходима перекодировка, для этого:

1) генерируют синфазную составляющую, I, код которой имеет вид

1,1,1,-1,-1,1,1,

вид синфазной составляющей кода демонстрируется на фиг.1, где b) код модулирующей кодовой последовательности синфазного канала;

2) генерируют квадратурную составляющую, Q, в виде

1,1,1,1,1,1,-1,

показанную на фиг.1, где с) код модулирующей кодовой последовательности квадратурного канала;

3) генерируют стробирующий импульс длительностью N, что в рассматриваемом примере составляет 7, где - длительность элементарного дискрета кода Баркера

1111111,

фиг.1, где d) стробирующий видеоимпульс.

Легко убедиться, что поразрядное произведение кодов I и Q дает код Баркера (1), действительно, выполнив поразрядное перемножение, получим

4) синфазную составляющую, I, умножают на косинус гармонической функции, . На фиг.2 показаны осцилограммы: а) - модулирующей кодовой последовательности синфазного канала, b) - гармонической функции с периодом, равным 4, и с) - результата их перемножения. Полученное произведение умножается на косинус несущей частоты, Cost, в результате этих операций получают модулированную по амплитуде и фазе составляющую

5) квадратурную составляющую, Q, умножают на синус гармонической функции, , а полученное произведение умножается на синус несущей частоты, Sint, в результате чего получают модулированную по амплитуде и фазе составляющую

6) суммируют полученные произведения (2) и (3)

7) колебание (4) выделяют стробирующим импульсом, в результате чего получают шумоподобный радиоимпульс с внутриимпульсной частотной манипуляцией, кодированный по закону изменения знака произведения (IQ) (в рассмотренном примере - коду Баркера). Полученный результат демонстрируется осцилограммой, приведенной на фиг.2 d).

Из (4) видно, что при совпадении знаков кодов I и Q частота результирующего колебания равна , а при отличающихся знаках . Переход с одной частоты на другую происходит без разрыва фазы.

Если инвертировать код в одном из квадратурных каналов, получим противоположный шумоподобный радиоимпульс, этапы получения которого приведены на фиг.3, на которой показано: а) инвертированная модулирующая кодовая последовательность синфазного канала, b) косинус гармонической функции, период которой равен 4, с) результат перемножения гармонической функции и инвертированной модулирующей кодовой последовательности, d) сформированный противоположный шумоподобный радиоимпульс с внутриимпульсной минимальной частотной манипуляцией.

Сравнивая шумоподобные радиоимпульсы на фиг.2 d) и 3 d). можно отметить, что шумоподобные радиоимпульсы имеют одинаковые амплитуды и длительности, следовательно, обладают одинаковой энергией. У сигнала на фиг.2 d) положительный символ кода передается более низкой частотой ₁, а отрицательный символ - более высокой частотой ₂. У сигнала, представленного на фиг.3 d), наоборот. Таким образом, кодируя передаваемые символы двоичной информации с использованием противоположных сигналов предлагаемого вида, после соответствующей обработки на приемном конце радиолинии, мы получим корреляционную функцию, главный максимум которой принимает положительное или отрицательное значение в зависимости от передаваемого символа, и его полярность не зависит от соотношения фаз принятого и опорного колебаний, что приводит к увеличению помехоустойчивости системы передачи.