RU2550563C1

RU2550563C1 - Device for synchronisation of m-sequence

Info

Publication number: RU2550563C1
Application number: RU2013157318/08A
Authority: RU
Inventors: Евгений Александрович Ткачев; Павел Сергеевич Смородов; Валерий Васильевич Вилесов; Александр Вячеславович Подлегаев
Original assignee: Межрегиональное общественное учреждение "Институт инженерной физики"
Priority date: 2013-12-25
Filing date: 2013-12-25
Publication date: 2015-05-10

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: proposed device comprises: low-frequency filter 1, double-threshold computing element 2, signal evaluation generator 3, control unit 4, clock generators 5 and pseudonoise signal generator 6, switching units 7 and 9, shift register 8, calculator 10, decoder 11 of feedback polynomial coefficients, phase synchronism trigger 12, controlled key 13, decider 14, unit 15 for analysis of autocorrelation function of M-sequence and OR gate 16 per two inputs.

EFFECT: reduced time for synchronisation of M-sequence of pseudonoise signal due to on-line analysis of autocorrelation function of this M-sequence.

2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для синхронизации псевдошумового сигнала (ПШС) и может быть использовано для установления начальной синхронизации приемника и передатчика.The invention relates to devices for synchronizing a pseudo-noise signal (PSH) and can be used to establish the initial synchronization of the receiver and transmitter.

Известно устройство для синхронизации M-последовательности, содержащее последовательно соединенные фильтр нижних частот, двухпороговый решающий элемент, блок формирования оценок, блок управления, генератор тактовых импульсов, генератор псевдошумового сигнала, блок коммутации, вычислитель, блок логики и блок вынесения решений (патент SU 1003355, МПК H04L 7/10, G01R 25/00, 1983).A device for synchronizing an M-sequence comprising a low-pass filter connected in series, a two-threshold decision element, an estimator, a control unit, a clock generator, a pseudo-noise signal generator, a switching unit, a calculator, a logic unit and a decision unit (patent SU 1003355, IPC H04L 7/10, G01R 25/00, 1983).

Недостатком устройства являются его ограниченные функциональные возможности обеспечивать синхронизацию ПШС при больших отношениях сигнал-шум на входе устройства, в то время как параметры помехи могут изменяться в широком диапазоне.A disadvantage of the device is its limited functionality to provide synchronization of the PNA at large signal-to-noise ratios at the input of the device, while the interference parameters can vary over a wide range.

Наиболее близким известным техническим решением к предлагаемому в качестве прототипа является устройство для синхронизации M-последовательности, содержащее вычислитель и фильтр нижних частот, вход которого объединен с первым входом решающего блока и является входом устройства, выход фильтра нижних частот через последовательно объединенные двухпороговый решающий элемент и формирователь оценок сигнала подключен к первому входу блока управления и к информационному входу регистра сдвига, при этом к тактовым входам регистра сдвига, генератора псевдошумового сигнала, формирователя оценок сигнала и блока управления подключен выход генератора тактовых импульсов, при этом первый выход блока управления подключен к входам установки нуля триггера признака синфазности и регистра сдвига, второй выход блока управления соединен с управляющим входом первого блока коммутации, третий выход блока управления связан с управляющими входами второго блока коммутации и вычислителя, к сигнальному входу которого через первый блок коммутации подключен первый выход регистра сдвига, при этом его остальные выходы через первый блок коммутации подключены к соответствующим входам вычислителя, выходы которого подключены к входам дешифратора коэффициентов полинома обратной связи, выход которого соединен с единичным входом триггера признака синфазности, причем выходы регистра сдвига, кроме n+1, через второй блок коммутации подключены к информационным входам генератора псевдошумового сигнала, выход которого подключен к информационному входу ключа, а его выход является выходом устройства и соединен со вторым входом решающего блока, при этом к управляющему входу ключа подсоединен единичный выход триггера признака синфазности, нулевой выход которого подключен к четвертому входу блока управления (патент SU 1195468, МПК H04L 7/10, 1985).The closest known technical solution to the proposed one as a prototype is a device for synchronizing an M-sequence, comprising a calculator and a low-pass filter, the input of which is combined with the first input of the decision block and is the input of the device, the output of the low-pass filter through the two-threshold decision element and shaper connected in series estimates of the signal is connected to the first input of the control unit and to the information input of the shift register, while to the clock inputs of the shift register, the pseudo noise signal generator, the signal estimator and the control unit are connected to the output of a clock pulse generator, while the first output of the control unit is connected to the zero setting inputs of the trigger for the common mode flag and the shift register, the second output of the control unit is connected to the control input of the first switching unit, the third output of the control unit connected to the control inputs of the second switching unit and the computer, to the signal input of which through the first switching unit is connected the first output of the shift register, when the volume of its other outputs through the first switching unit is connected to the corresponding inputs of the calculator, the outputs of which are connected to the inputs of the coefficient decoder polynomial feedback, the output of which is connected to a single input of the trigger sign of in phase, and the outputs of the shift register, except n + 1, are connected through the second switching unit to the information inputs of the pseudo-noise signal generator, the output of which is connected to the information input of the key, and its output is the output of the device and connected to the second input of the decisive unit, while to the control input of the key a single output of the trigger of the common mode flag is connected, the zero output of which is connected to the fourth input of the control unit (patent SU 1195468, IPC H04L 7/10, 1985).

Недостатком прототипа является большое время синхронизации при малых отношениях сигнал-шум на входе устройства, что приводит к необходимости многократного повторения процедуры переприема синхронизирующей M-последовательности и увеличению общего времени синхронизации.The disadvantage of the prototype is the large synchronization time with small signal-to-noise ratios at the input of the device, which leads to the need for repeated repetition of the procedure for re-receiving the synchronizing M-sequence and increasing the overall synchronization time.

Задачей изобретения является уменьшение времени синхронизации M-последовательности псевдошумового сигнала за счет оперативного анализа автокорреляционной функции M-последовательности этого ПШС.The objective of the invention is to reduce the synchronization time of the M-sequence of the pseudo-noise signal due to the on-line analysis of the autocorrelation function of the M-sequence of this PNS.

Технический результат состоит в том, что сокращается число переборов ячеек памяти анализатора автокорреляционной функции ПШС.The technical result consists in the fact that the number of enumeration of memory cells of the analyzer of the autocorrelation function of the PNS is reduced.

Сущность изобретения заключается в том, что в известное устройство для синхронизации M-последовательности, содержащее вычислитель и фильтр нижних частот, вход которого объединен с первым входом решающего блока и является входом устройства, выход фильтра нижних частот через последовательно объединенные двухпороговый решающий элемент и формирователь оценок сигнала подключен к первому входу блока управления и к информационному входу регистра сдвига, при этом к тактовым входам регистра сдвига, генератора псевдошумового сигнала, формирователя оценок сигнала и блока управления подключен выход генератора тактовых импульсов, при этом первый выход блока управления подключен к входам установки нуля триггера признака синфазности и регистра сдвига, второй выход блока управления соединен с управляющим входом первого блока коммутации, третий выход блока управления связан с управляющими входами второго блока коммутации и вычислителя, к сигнальному входу которого через первый блок коммутации подключен первый выход регистра сдвига, при этом его остальные выходы через первый блок коммутации подключены к соответствующим входам вычислителя, выходы которого подключены к входам дешифратора коэффициентов полинома обратной связи, выход которого соединен с единичным входом триггера признака синфазности, причем выходы регистра сдвига, кроме n+1, через второй блок коммутации подключены к информационным входам генератора псевдошумового сигнала, выход которого подключен к информационному входу ключа, а его выход является выходом устройства и соединен со вторым входом решающего блока, при этом к управляющему входу ключа подсоединен единичный выход триггера признака синфазности, нулевой выход которого подключен к четвертому входу блока управления, введены блок анализа автокорреляционной функции M-последовательности и элемент ИЛИ на два входа, выход которого подключен к третьему управляющему входу блока управления, первый и второй входы элемента ИЛИ подсоединены к выходам соответственно решающего блока и блока анализа автокорреляционной функции, первый вход которого соединен с входом первого блока коммутации, второй и третий входы блока анализа автокорреляционной функции подключены соответственно к первому и второму информационным выходам регистра сдвига, четвертый вход блока анализа автокорреляционной функции подключен к выходу формирователя оценок сигнала, а пятый вход блока анализа автокорреляционной функции соединен с первым выходом блока управления.The essence of the invention lies in the fact that in the known device for synchronizing the M-sequence, comprising a calculator and a low-pass filter, the input of which is combined with the first input of the decision block and is the input of the device, the output of the low-pass filter through the two-threshold decision element and the signal estimator are sequentially combined connected to the first input of the control unit and to the information input of the shift register, while to the clock inputs of the shift register, pseudo-noise signal generator, The signal estimator and the control unit are connected to the output of the clock generator, while the first output of the control unit is connected to the zero setting inputs of the trigger for the common mode flag and the shift register, the second output of the control unit is connected to the control input of the first switching unit, the third output of the control unit is connected to the control inputs the second switching unit and the calculator, to the signal input of which through the first switching unit is connected the first output of the shift register, while its other outputs are through the first block ok switching are connected to the corresponding inputs of the calculator, the outputs of which are connected to the inputs of the coefficient decoder polynomial feedback, the output of which is connected to a single input of the trigger sign of the in-phase, and the outputs of the shift register, except n + 1, are connected through the second switching block to the information inputs of the pseudo-noise signal generator the output of which is connected to the information input of the key, and its output is the output of the device and connected to the second input of the decisive unit, while to the control input of the key and the single output of the trigger for the common-mode sign is connected, the zero output of which is connected to the fourth input of the control unit, an analysis module for the autocorrelation function of the M-sequence and the OR element for two inputs are introduced, the output of which is connected to the third control input of the control unit, the first and second inputs of the OR element are connected to the outputs of the decision block and the analysis block of the autocorrelation function, the first input of which is connected to the input of the first switching block, the second and third inputs of the analysis block the correlation functions are connected respectively to the first and second information outputs of the shift register, the fourth input of the autocorrelation function analysis unit is connected to the output of the signal estimator, and the fifth input of the autocorrelation function analysis unit is connected to the first output of the control unit.

Введение в прототип блока анализа автокорреляционной функции M-последовательности и элемента ИЛИ на два входа позволяет устройству при наличии ошибок в ПШС переходить к анализу следующих n символов на интервале до n+1 символа, а не 2n символов, как в прототипе, где n - длина синхронизирующей M-последовательности ПШС. В связи с тем, что предлагаемое устройство имеет отличительные от прототипа существенные признаки, оно удовлетворяет критерию «новизна».The introduction of the autocorrelation function analysis of the M-sequence and the OR element to two inputs into the prototype analysis unit allows the device, if there are errors in the PCB, to proceed to the analysis of the following n characters in the interval up to n + 1 characters, rather than 2n characters, as in the prototype, where n is the length synchronizing M-sequence PShS. Due to the fact that the proposed device has distinctive features from the prototype, it meets the criterion of "novelty."

Новым в изобретении является то, что предлагаемое устройство для синхронизации M-последовательности содержит блок анализа автокорреляционной функции M-последовательности и элемент ИЛИ на два входа, выход которого подключен к третьему управляющему входу блока управления, первый и второй входы элемента ИЛИ подсоединены к выходам соответственно решающего блока и блока анализа автокорреляционной функции, первый вход которого соединен с входом первого блока коммутации, второй и третий входы блока анализа автокорреляционной функции подключены соответственно к первому и второму информационным выходам регистра сдвига, четвертый вход блока анализа автокорреляционной функции подключен к выходу формирователя оценок сигнала, а пятый вход блока анализа автокорреляционной функции соединен с первым выходом блока управления, что обеспечивает уменьшение времени синхронизации M-последовательности псевдошумового сигнала.New in the invention is that the proposed device for synchronizing the M-sequence contains an analysis unit for the autocorrelation function of the M-sequence and an OR element for two inputs, the output of which is connected to the third control input of the control unit, the first and second inputs of the OR element are connected to the outputs respectively block and block analysis of the autocorrelation function, the first input of which is connected to the input of the first switching unit, the second and third inputs of the analysis block of the autocorrelation function cheny respectively to the first and second information outputs of the shift register, the fourth input of autocorrelation analysis unit connected to an output driver signal estimates, and a fifth input the autocorrelation function of the analysis unit is connected to the first output of the control unit that provides a reduction in the time synchronization M-sequence pseudo-noise signal.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема устройства для синхронизации M-последовательности, на фиг.2 - схема блока анализа автокорреляционной функции M-последовательности.Figure 1 presents the structural electrical diagram of a device for synchronizing the M-sequence, figure 2 is a block diagram of the analysis of the autocorrelation function of the M-sequence.

На фиг.1 показано, что устройство для синхронизации M-последовательности содержит фильтр 1 нижних частот; двухпороговый решающий элемент 2; формирователь 3 оценок сигнала; блок 4 управления; генератор 5 тактовых импульсов; генератор 6 псевдошумовых сигналов (ПШС); первый блок 7 коммутации; регистр 8 сдвига; второй блок 9 коммутации; вычислитель 10; дешифратор 11 коэффициентов полинома обратной связи; триггер 12 признака синфазности; ключ 13; решающий блок 14; блок 15 анализа автокорреляционной функции (АКФ) M-последовательности и элемент 16 ИЛИ на два входа.Figure 1 shows that the device for synchronizing the M-sequence contains a low-pass filter 1; two-threshold decision element 2; shaper 3 estimates of the signal; control unit 4; 5 clock pulse generator; generator 6 pseudo-noise signals (PShS); the first switching unit 7; shift register 8; second switching unit 9; calculator 10; decoder 11 feedback polynomial coefficients; trigger 12 signs of in phase; key 13; decision block 14; block 15 analysis of the autocorrelation function (ACF) of the M-sequence and the element 16 OR two inputs.

На фиг.2 показано, что блок 15 анализа АКФ M-последовательности содержит первый элемент ИЛИ-НЕ 17, первый элемент И 18, RS-триггер 19, второй элемент ИЛИ-НЕ 20, второй элемент И 21, счетчик 22 по модулю n/2+1, третий элемент ИЛИ-НЕ 23, третий элемент И 24, четвертый элемент ИЛИ-НЕ 25.Figure 2 shows that the ACF analysis block 15 of the M-sequence contains the first element OR-NOT 17, the first element AND 18, the RS-trigger 19, the second element OR NOT 20, the second element AND 21, the counter 22 modulo n / 2 + 1, the third element OR NOT 23, the third element AND 24, the fourth element OR NOT 25.

Устройство для синхронизации M-последовательности работает следующим образом.A device for synchronizing the M-sequence operates as follows.

В исходном состоянии триггер 12 признака синфазности находится в нулевом состоянии и с нулевого выхода триггера 12 на четвертый вход блока 4 управления поступает потенциал логической единицы. На первом, втором и третьем выходах блока 4 управления, а также на первом входе блока 15 анализа АКФ M-последовательности установлен сигнал логического нуля.In the initial state, the trigger 12 of the common mode flag is in the zero state and from the zero output of the trigger 12 to the fourth input of the control unit 4 the potential of the logical unit comes. At the first, second and third outputs of the control unit 4, as well as at the first input of the analysis unit 15 of the ACF M-sequence, a logic zero signal is set.

При поступлении на вход устройства ПШС фильтр 1 нижних частот обеспечивает фильтрацию символов принимаемого ПШС из шума, двухпороговый решающий элемент 2 вырабатывает сигнал +1, если выходной сигнал фильтра 1 нижних частот больше положительного порога. Двухпороговый решающий элемент 2 вырабатывает сигнал - 1, если сигнал на выходе фильтра 1 нижних частот меньше отрицательного порогового уровня, и решающий элемент 2 формирует свой выходной сигнал 0, если сигнал на выходе фильтра 1 нижних частот не превышает положительный порог, но больше отрицательного порога. Формирователь 3 оценок сигнала формирует логическую единицу и логический нуль в момент поступления тактового импульса с выхода генератора 5 тактовых импульсов. Если в тактовый момент сигнал с выхода фильтра 1 нижних частот не превышает положительный порог, но больше отрицательного порога двухпорогового решающего элемента 2, т.е. он выработал сигнал 0, то в формирователе 3 оценок сигнала оценка не формируется и происходит стирание ненадежного элемента принимаемого ПШС. Сформированные в формирователе 3 оценки принимаемого ПШС a_j, j=1, 2, …, 2n, поступают на вход блока 4 управления, на четвертый вход блока 15 анализа автокорреляционной функции M-последовательности, записываются в ячейки памяти регистра 8 сдвига.Upon receipt of the PNA device input, the low-pass filter 1 provides filtering of the received FSB symbols from noise, a two-threshold deciding element 2 generates a +1 signal if the output signal of the low-pass filter 1 is greater than a positive threshold. The two-threshold deciding element 2 generates a signal - 1, if the signal at the output of the low-pass filter 1 is less than the negative threshold level, and the deciding element 2 generates its output signal 0, if the signal at the output of the low-pass filter 1 does not exceed a positive threshold, but more than a negative threshold. Shaper 3 estimates the signal generates a logical unit and a logical zero at the time of receipt of the clock pulse from the output of the generator 5 clock pulses. If at the clock moment the signal from the output of the low-pass filter 1 does not exceed the positive threshold, but is greater than the negative threshold of the two-threshold decision element 2, i.e. If it generates a signal 0, then in the shaper 3 of the signal estimates, an estimate is not formed and the unreliable element of the received PSH is erased. The estimates of the received PSH formed in the shaper 3 a _j , j = 1, 2, ..., 2n, are input to the control unit 4, to the fourth input of the M-sequence autocorrelation function analysis unit 15, are written to the memory cells of the shift register 8.

При приеме ПШС возможны ошибки, которые могут обнаруживаться или не обнаруживаться. Если в формирователе 3 оценок сигнала оценка не формируется, то происходит стирание ненадежного элемента принимаемого ПШС. В этом случае на первый вход блока 4 управления оценка не поступит. Это приведет к уничтожению всех ранее принятых элементов, и блок 4 управления начинает новый подсчет количества поступающих оценок ПШС. Это первый наиболее простой вариант реакции устройства синхронизации M-последовательности на ошибочную оценку принимаемого ее элемента.When receiving a PNS, errors are possible that may or may not be detected. If the estimator is not formed in the shaper 3 of the signal estimates, then the unreliable element of the received PSH is erased. In this case, the evaluation will not be received at the first input of the control unit 4. This will lead to the destruction of all previously accepted elements, and the control unit 4 begins a new calculation of the number of incoming assessments of PShS. This is the first simplest response of the M-sequence synchronization device to an erroneous estimate of its received element.

Второй вариант ошибки - трансформация символа, то есть прием нуля вместо единицы или наоборот. В этом случае принимаемая последовательность не будет обладать характеристиками M-последовательности, ее автокорреляционная функция при сдвиге на один такт не будет равна - 1. Это обнаруживается в блоке 15 анализа АКФ M-последовательности. Для анализа необходимо и достаточно n+1 подряд принятых элементов ПШС, поскольку длина последовательности равна n и плюс сдвиг на один такт, всего n+1 оценок (и тактов работы).The second version of the error is symbol transformation, that is, accepting zero instead of one, or vice versa. In this case, the received sequence will not have the characteristics of the M-sequence, its autocorrelation function when shifted by one clock cycle will not be equal to 1. This is found in block 15 of the ACF analysis of the M-sequence. For analysis, it is necessary and sufficient that n + 1 consecutively accepted elements of the PNS, since the sequence length is n and plus a shift by one clock cycle, total n + 1 ratings (and clock cycles).

Из теории анализа случайных событий известно, что значение АКФ, сдвинутой на один такт M-последовательности, всегда равно -1, то есть число посимвольных несовпадений на интервале n+1 исходной и сдвинутой на один такт M-последовательностей будет на единицу больше половины длины этой последовательности, то есть n/2+1. Длины M-последовательностей имеют фиксированные значения: 7, 15, 31, 63 и т.д., для них число несовпадений n/2+1 должно быть соответственно 4, 8, 16, 32 и т.д. Коэффициент счета (модуль) счетчика 22 (фиг.2) в блоке 15 анализа АКФ M-последовательности должен иметь такие значения. Этот факт заложен в основу функционирования предлагаемого устройства.From the theory of analysis of random events, it is known that the value of the ACF shifted by one clock cycle of the M-sequence is always -1, that is, the number of symbolic mismatches in the interval n + 1 of the original and shifted by one clock cycle of the M-sequences will be one more than half the length of this sequences, i.e. n / 2 + 1. The lengths of M-sequences have fixed values: 7, 15, 31, 63, etc., for them the number of mismatches n / 2 + 1 should be 4, 8, 16, 32, etc., respectively. The counting coefficient (module) of the counter 22 (FIG. 2) in the ACF analysis unit 15 of the M-sequence should have such values. This fact is the basis for the functioning of the proposed device.

Рассмотрим возможные результаты анализа АКФ в блоке 15. В случае отсутствия ошибки в приеме M-последовательности на интервале n+1 оценок (тактов работы) значение АКФ, сдвинутой на один такт M-последовательности, должно быть равно -1, устройство должно продолжить прием до 2n оценок, вычислить коэффициенты обратной связи, сформировать синфазную M-последовательность и поддерживать ее формирование до логического завершения приема информации.Consider the possible results of the ACF analysis in block 15. If there is no error in receiving the M-sequence in the interval of n + 1 ratings (clock cycles), the value of the ACF shifted by one clock cycle of the M-sequence should be -1, the device should continue to receive 2n estimates, calculate feedback coefficients, form an in-phase M-sequence and support its formation until the logical end of the reception of information.

При искажении принимаемой M-последовательности ее АКФ изменится: количество посимвольных несовпадений исходной и сдвинутой на один такт принятых последовательностей, равное n/2+1, произойдет ранее интервала n+1 или, наоборот, позднее. Устройство в этом случае должно завершить прием и перейти к анализу следующих 2n оценок. Выигрыш во времени по сравнению с прототипом довольно значительный - почти на n+1 тактов на интервале 2n, т.е. практически в два раза при большой длине M-последовательности.If the received M-sequence is distorted, its ACF will change: the number of symbolic mismatches of the initial and shifted by one clock cycle of the received sequences, equal to n / 2 + 1, will occur earlier than the interval n + 1 or, conversely, later. In this case, the device should complete the reception and proceed to the analysis of the following 2n ratings. The time gain in comparison with the prototype is quite significant - by almost n + 1 clock cycles in the 2n interval, i.e. almost twice with a long length of the M-sequence.

Возможен вариант, когда значение АКФ, сдвинутой на один такт ошибочно принятой последовательности, тоже равно -1. Вероятность такого события мала, но в случае его наступления устройство должно продолжить прием до 2n оценок как в прототипе и перейти к решению системы линейных уравнений (1). Коэффициенты h_i, i=1, …, n, полученные в результате решения системы уравнений (1), не совпадут с заданными, блок 4 управления в этом случае перейдет к приему новой серии 2n оценок ПШС. Выигрыша во времени наступления момента синхронизма нет, устройство функционирует аналогично прототипу.It is possible that the value of the ACF shifted by one clock cycle of an erroneously received sequence is also -1. The probability of such an event is small, but if it occurs, the device should continue to receive up to 2n ratings as in the prototype and proceed to the solution of the system of linear equations (1). The coefficients h _i , i = 1, ..., n, obtained as a result of solving the system of equations (1), do not coincide with the given ones, the control unit 4 in this case proceeds to receive a new series of 2n PSh estimates. There is no gain in time of the moment of synchronism, the device functions similarly to the prototype.

В блоке 15 анализ АКФ M-последовательности происходит следующим образом. Первая сформированная оценка a₁ поступает на единичный вход RS-триггера 19 (четвертый вход блока 15 анализа АКФ M-последовательности), устанавливает его в единичное состояние, высокий потенциал его выхода открывает второй элемент И 21 для подсчета числа несовпадений счетчиком 22 по модулю n/2+1 исходной и сдвинутой на один такт принимаемой последовательности. При этом исключается возможность работы счетчика 22 несовпадений, поскольку на первом такте еще нет сдвинутой последовательности.In block 15, the analysis of ACF M-sequence is as follows. The first generated estimate a ₁ goes to the single input of the RS flip-flop 19 (the fourth input of the ACF analysis block 15 of the M-sequence), sets it to a single state, the high potential of its output opens the second element And 21 to count the number of mismatches by the counter 22 modulo n / 2 + 1 of the original received sequence shifted by one clock cycle. This eliminates the possibility of the counter 22 mismatches, because on the first bar there is still no shifted sequence.

При поступлении второй и последующих сформированных оценок a_iRS-триггер 22 свое состояние не изменяет. Начиная со второго, на каждом такте с первого и второго информационных выходов регистра сдвига 8 оценки поступают на первый и второй входы первых элементов ИЛИ-НЕ 17 и И 18 (соответственно со второго и третьего входов блока 15). Если оценки не совпадают, на выходе первого элемента ИЛИ-НЕ 17 формируется низкий потенциал (логический ноль), на выходе второго элемента ИЛИ-НЕ 20 - высокий потенциал, который открывает элемент И 21, на счетный вход счетчика 22 по модулю n/2+1 поступает очередной импульс.Upon receipt of the second and subsequent generated estimates a _i RS-trigger 22 does not change its state. Starting from the second, at each clock cycle, from the first and second information outputs of the shift register 8, estimates are sent to the first and second inputs of the first elements, OR NOT 17 and AND 18 (respectively, from the second and third inputs of block 15). If the estimates do not match, the low potential (logical zero) is generated at the output of the first OR-NOT 17 element, and the high potential that opens the And 21 element to the counting input of the counter 22 modulo n / 2 + is generated at the output of the second OR-NOT 20 element 1 another impulse arrives.

Если оценки совпадают, то либо на выходе первого элемента ИЛИ-НЕ 17 (при комбинации 0-0), либо на выходе первого элемента И 18 (при комбинации 1-1) формируется высокий потенциал (логическая единица), в результате на выходе второго элемента ИЛИ-НЕ 20 - низкий потенциал, который закрывает элемент И 21, счетчик 22 не изменяет свое состояние.If the estimates coincide, then either the output of the first element OR-NOT 17 (with a combination of 0-0) or the output of the first element AND 18 (with a combination of 1-1) generates a high potential (logical unit), as a result, the output of the second element OR NOT 20 - low potential, which closes the element And 21, the counter 22 does not change its state.

В предлагаемом устройстве блок 15 анализа АКФ работает следующим образом. В случае отсутствия ошибки в приеме M-последовательности на интервале n+1 оценок в счетчике 22 по модулю n/2+1 будет записано число n/2+1, высокий потенциал с его выхода поступает на второй и первый входы элементов ИЛИ-НЕ 23 и И 24 соответственно, а на другие их входы - высокий потенциал со второго выхода блока управления 4, который появляется при поступлении n+1 оценок. В результате на выходе элемента И 24 появляется высокий, а на выходе элемента ИЛИ-НЕ 25 (и на выходе блока 15 анализа АКФ) - низкий потенциал, элемент И 16 не срабатывает и устройство продолжает прием следующих оценок до значения 2n.In the proposed device, the block 15 analysis of the ACF works as follows. If there is no error in receiving the M-sequence in the interval of n + 1 estimates, the number n / 2 + 1 will be written modulo n / 2 + 1 in the counter 22, the high potential from its output goes to the second and first inputs of the OR-NOT 23 elements and And 24, respectively, and at their other inputs - high potential from the second output of the control unit 4, which appears when n + 1 ratings are received. As a result, a high potential appears at the output of the And 24 element, and a low potential at the output of the OR-NOT 25 element (and at the output of the ACF analysis unit 15), the And 16 element does not work and the device continues to receive the following estimates to 2n.

При искажении принимаемой M-последовательности в счетчике 22 по модулю n/2+1 будет записано число n/2+1, допустим, ранее окончания интервала n+1. Высокий потенциал с его выхода поступает на второй и первый входы элементов ИЛИ-НЕ 23 и И 24 соответственно, а на других их входах - низкий потенциал со второго выхода блока управления 4 (первый вход блока 15 анализа АКФ). В результате на выходе элемента И 24 появляется низкий, а на выходе элемента ИЛИ-НЕ 25 (и на выходе блока 15 анализа АКФ) - высокий потенциал, который поступает на первый вход элемента ИЛИ 16 и далее на третий вход блока 4 управления. С первого выхода блока 4 управления импульс поступает на вход установки нуля триггера 12 признака синфазности, на вход установки нуля регистра 8 сдвига, пятый вход блока 15 анализа автокорреляционной функции M-последовательности и устанавливает их в нулевое состояние. Устройство прекращает текущий прием и переходит к следующей серии из n+1 оценок, которая продолжается до 2n в случае положительного результата анализа АКФ M-последовательности в блоке 15.If the received M-sequence is distorted, in the counter 22 modulo n / 2 + 1, the number n / 2 + 1 will be written, say, before the end of the interval n + 1. High potential from its output goes to the second and first inputs of the OR-NOT 23 and AND 24 elements, respectively, and at their other inputs - low potential from the second output of control unit 4 (first input of ACF analysis block 15). As a result, the output of the AND 24 element appears low, and the output of the OR-NOT 25 element (and the output of the ACF analysis unit 15) shows a high potential, which is supplied to the first input of the OR element 16 and then to the third input of the control unit 4. From the first output of the control unit 4, the pulse is fed to the input of the zero setting of the trigger 12 of the in-phase sign, to the input of the zero setting of the shift register 8, the fifth input of the M-sequence autocorrelation function analysis unit 15 and sets them to zero. The device stops the current reception and proceeds to the next series of n + 1 ratings, which lasts up to 2n in the case of a positive result of the analysis of the ACF of the M-sequence in block 15.

В случае, если к моменту поступления n+1 оценки в счетчике 22 по модулю n/2+1 не будет записано число n/2+1 (т.е. его заполнение должно произойти позднее окончания интервала n+1), на его выходе и на втором и первом входах элементов ИЛИ-НЕ 23 и И 24 соответственно будет низкий, а на других входах элементов - высокий потенциал со второго выхода блока управления 4 (первый вход блока 15 анализа АКФ). В результате на выходе элемента И 24 появляется низкий, а на выходе элемента ИЛИ-НЕ 25 (и на выходе блока 15 анализа АКФ) - высокий потенциал, который поступает на первый вход элемента ИЛИ 16 и далее на третий вход блока 4 управления. Устройство, как и в предыдущем случае, прекращает текущий прием и переходит к следующей серии из n+1 оценок, которая продолжается до 2n в случае положительного результата анализа АКФ M-последовательности в блоке 15.If, by the moment of receipt of n + 1 estimates, in the counter 22 modulo n / 2 + 1 the number n / 2 + 1 will not be written (i.e., it should be completed later than the end of the interval n + 1), at its output and at the second and first inputs of the OR-NOT 23 and AND 24 elements, respectively, it will be low, and at the other inputs of the elements there will be a high potential from the second output of the control unit 4 (first input of the ACF analysis block 15). As a result, the output of the AND 24 element appears low, and the output of the OR-NOT 25 element (and the output of the ACF analysis unit 15) shows a high potential, which is supplied to the first input of the OR element 16 and then to the third input of the control unit 4. The device, as in the previous case, stops the current reception and proceeds to the next series of n + 1 ratings, which continues to 2n in the case of a positive result of the analysis of the ACF M-sequence in block 15.

Если из 2n подряд принятых элементов ПШС ни один не будет стерт, то в вычислитель 10 через 2n тактов работы поступят оценки a_2n, a_2n-1, …, a_n+1, a_n и в вычислителе 10 будет сформирована система линейных уравнений вида:If none of the 2n consecutively received PShS elements is erased, then in the calculator 10 after 2n clock cycles the estimates a _2n , a _2n-1 , ..., a _{n + 1} , a _{n are} received and in the calculator 10 a system of linear equations of the form :

где h₁, …, h_n - неизвестные, которые являются коэффициентами полинома обратной связи генератора ПШС.where h ₁ , ..., h _n are unknowns, which are the coefficients of the feedback polynomial of the PNS generator.

Кроме того, через 2n тактов работы блока 4 управления на третьем выходе блока 4 управления появится нулевой потенциал, который поступит на управляющий вход второго блока 9 коммутации, разрешая тем самым запись оценок a_2n, a_2n-1, …, a_n+1, которые являются последними n оценками принимаемого ПШС из 2n принятых в генератор 6 ПШС. С n выходов регистра 8 сдвига, т.е. со всех, кроме последнего n+1 выхода, n оценок a_2n, a_2n-1, …, a_n+1 через открытый второй блок 9 коммутации поступает на информационные входы генератора 6 ПШС.In addition, after 2n cycles of operation of the control unit 4, a zero potential appears on the third output of the control unit 4, which will go to the control input of the second switching unit 9, thereby allowing the recording of estimates a _2n , a _2n-1 , ..., a _{n + 1} , which are the last n estimates of the received PSA from 2n received in the PSH generator 6. With n outputs of shift register 8, i.e. from all but the last n + 1 output, n ratings of a _2n , a _2n-1 , ..., a _{n + 1} through the open second switching unit 9, are fed to the information inputs of the PNA generator 6.

После поступления 2n оценок второй блок 9 коммутации закрывается и на его выходах будут сформированы нули, и с этого момента генератор 6 ПШС начинает генерировать M-последовательность. Этот же сигнал с блока 4 управления поступает на управляющий вход вычислителя 10. В нем осуществляется решение системы линейных уравнений (1). Если система линейных уравнений (1) решена верно, т.е. коэффициенты h_i (i=1, …, n), полученные в результате решения этой системы уравнений (1), совпадают с заданными, то на выходе дешифратора 11 коэффициентов полинома обратной связи появляется положительный сигнал, который поступает на единичный вход триггера 12 признака синфазности и устанавливает его в единичное состояние. Положительный потенциал с единичного выхода триггера 12 признака синфазности поступает на управляющий вход ключа 13, разрешая тем самым прохождение опорного ПШС с выхода генератора 6 ПШС через ключ 13 на выход устройства синхронизации. Нулевой потенциал с нулевого выхода триггера 12 признака синфазности поступает на четвертый вход блока 4 управления, запрещая тем самым дальнейший подсчет оценок принимаемого ПШС. Процесс формирования синфазного ПШС заканчивается.After the receipt of 2n estimates, the second switching unit 9 is closed and zeros will be formed at its outputs, and from this moment the PNA generator 6 begins to generate an M-sequence. The same signal from the control unit 4 is supplied to the control input of the calculator 10. It solves the system of linear equations (1). If the system of linear equations (1) is solved correctly, i.e. the coefficients h _i (i = 1, ..., n) obtained as a result of solving this system of equations (1) coincide with the given ones, then a positive signal appears at the output of the decoder 11 coefficients of the feedback polynomial, which arrives at the single input of trigger 12 of the in phase characteristic and sets it to a single state. The positive potential from the single output of the trigger 12 of the common mode sign is supplied to the control input of the key 13, thereby allowing the reference SSH to pass from the output of the generator 6 of the ASH through the key 13 to the output of the synchronization device. The zero potential from the zero output of the trigger 12 of the common mode sign is supplied to the fourth input of the control unit 4, thereby prohibiting further calculation of the estimates of the received PShS. The process of forming in-phase PShS ends.

В случае маловероятного события, когда значение АКФ сдвинутой на один такт ошибочно принятой последовательности тоже равно -1, устройство продолжает прием до 2n оценок и переходит к решению системы линейных уравнений (1). Коэффициенты h_i, i=1, …, n, полученные в результате решения этой системы линейных уравнений (1), не совпадут с заданными, триггер 12 признака синфазности остается в нулевом состоянии, следовательно, ключ 13 будет закрыт и опорная M-последовательность, которая в этом случае является не синфазной с принимаемой, не пройдет на выход ключа 13. Блок 4 управления и в этом случае продолжает прием и подсчет новой серии 2n оценок ПШС. Через n тактов в вычислителе 10 будет сформирована новая система линейных уравнений (1), а в генератор 6 ПШС запишется новое начальное состояние, начиная с которого он будет генерировать новую M-последовательность и так до тех пор, пока система линейных уравнений (1) не будет решена верно.In the case of an unlikely event, when the value of the ACF shifted by one clock cycle of an erroneously received sequence is also equal to -1, the device continues to receive up to 2n estimates and proceeds to solve the system of linear equations (1). The coefficients h _i , i = 1, ..., n, obtained as a result of solving this system of linear equations (1), do not coincide with the given ones, trigger 12 of the common mode flag remains in the zero state, therefore, key 13 will be closed and the reference M-sequence, which, in this case, is not in phase with the received one, will not pass to the output of key 13. The control unit 4, in this case, continues to receive and calculate a new series of 2n PCB estimates. After n clock cycles, a new system of linear equations (1) will be generated in calculator 10, and a new initial state will be written to generator 6 of the PNS, starting from which it will generate a new M-sequence and so on until the system of linear equations (1) is will be resolved correctly.

Синфазный ПШС с выхода ключа 13 поступает также и на второй вход решающего блока 14, который в данном случае выполняет роль детектора синфазности. В том случае, если по какой-либо причине произойдет сбой синхронизации, то на выходе решающего блока 14 появится положительный потенциал, который поступает на первый вход элемента ИЛИ 16 и далее на третий вход блока 4 управления. С первого выхода блока 4 управления импульс поступает на вход установки нуля триггера 12 признака синфазности, на вход установки нуля регистра 8 сдвига, пятый вход блока 15 анализа автокорреляционной функции M-последовательности и устанавливает их в нулевое состояние. Ключ 13 закрывается и опорная M-последовательность не поступает на выход устройства. Блок 4 управления начинает подсчет новой серии из 2n подряд следующих оценок принимаемого ПШС, и процесс установления синхронизации начинается сначала.In-phase PShS from the output of the key 13 also goes to the second input of the decision block 14, which in this case acts as a common-mode detector. In the event that for some reason a synchronization failure occurs, then at the output of the decision block 14 a positive potential will appear, which is fed to the first input of the OR element 16 and then to the third input of the control unit 4. From the first output of the control unit 4, the pulse is fed to the input of the zero setting of the trigger 12 of the in-phase sign, to the input of the zero setting of the shift register 8, the fifth input of the M-sequence autocorrelation function analysis unit 15 and sets them to zero. The key 13 is closed and the reference M-sequence does not enter the output of the device. The control unit 4 starts counting a new series of 2n consecutive next estimates of the received PSH, and the process of establishing synchronization begins again.

Таким образом, решение о том, что принимаемый и опорный ПШС будут синфазны, выносится как бы в два этапа. На первом этапе длительностью до n+1 оценок анализируется АКФ принятой последовательности. Если она не удовлетворяет свойствам M-последовательности, серия бракуется и осуществляется переход к следующей оценке и так до приема 2n неискаженных подряд следующих оценок. В случае наличия ошибок в ПШС время их обнаружения сокращается до n+1 вместо 2n оценок, что выгодно отличает предлагаемое устройства от прототипа.Thus, the decision that the received and reference PShs will be in phase will be made in two stages. At the first stage, up to n + 1 ratings, the ACF of the accepted sequence is analyzed. If it does not satisfy the properties of the M-sequence, the series is rejected and the transition to the next estimate is carried out, and so on, until 2n undistorted consecutive estimates are received. In the case of errors in the PNS, the time of their detection is reduced to n + 1 instead of 2n ratings, which compares the proposed device from the prototype.

Промышленная осуществимость изобретения обосновывается тем, что в нем использованы известные в аналоге и прототипе узлы и блоки по своему прямому функциональному назначению. В организации-заявителе изготовлена модель заявленного устройства в 2013 году.The industrial feasibility of the invention is justified by the fact that it uses the nodes and blocks known in the analogue and prototype for their intended purpose. The applicant organization made a model of the claimed device in 2013.

Положительный эффект от использования изобретения состоит в том, что повышается почти в два раза оперативность синхронизации M-последовательности при условии, что ее длина n>>1. Это подтверждается выражением вида:The positive effect of the use of the invention is that almost doubles the efficiency of synchronization of the M-sequence, provided that its length n >> 1. This is confirmed by an expression of the form:

Выражение (2) характеризует сравнительную оценку оперативности работы предлагаемого устройства при наличии ошибок в ПШС, когда необходимо переходить к анализу следующих n символов на интервале до n+1 символа, а не 2n символов как это имеет место в прототипе, где n - длина синхронизирующей M-последовательности ПШС.Expression (2) characterizes a comparative assessment of the operational efficiency of the proposed device in the presence of errors in the PNS, when it is necessary to proceed to the analysis of the following n characters in the interval up to n + 1 characters, rather than 2n characters as is the case in the prototype, where n is the length of the synchronizing M - sequences of PShS.

Claims

An M-sequence synchronization device comprising a calculator and a low-pass filter, the input of which is combined with the first input of the decision block and is the input of the device, the low-pass filter output is connected through a two-threshold decision element and the signal estimator to the first input of the control unit and to the information the input of the shift register, while to the clock inputs of the shift register, pseudo-noise signal generator, signal estimator and control unit a clock pulse generator, while the first output of the control unit is connected to the zero setting inputs of the trigger for the common mode flag and the shift register, the second output of the control unit is connected to the control input of the first switching unit, the third output of the control unit is connected to the control inputs of the second switching unit and computer, to the signal whose input through the first switching unit is connected to the first output of the shift register, while its other outputs through the first switching unit are connected to the corresponding inputs of the subtract an alternator whose outputs are connected to the inputs of the coefficient decoder of the feedback polynomial, the output of which is connected to a single input of the trigger of the common mode flag, and the outputs of the shift register, except for n + 1, are connected through the second switching unit to the information inputs of the pseudo noise signal generator, the output of which is connected to the information the key input, and its output is the output of the device and is connected to the second input of the decisive unit, while a single output of the in-phase attribute trigger is connected to the control input of the key a null output which is connected to the fourth input of the control unit, characterized in that an analysis module for the autocorrelation function of the M-sequence and an OR element for two inputs are added, the output of which is connected to the third control input of the control unit, the first and second inputs of the OR element are connected to the outputs, respectively, of the decision block and the analysis block of the autocorrelation function, the first input of which is connected to the input of the first switching block, the second and third inputs of the analysis block of the autocorrelation function ktsii connected respectively to the first and second information outputs of the shift register, a fourth input analysis unit of the autocorrelation function generator connected to an output signal estimates, and a fifth input the autocorrelation function of the analysis unit is connected to the first output of the control unit.