генератор дискретных ортогональных сигналов

Формула изобретения

ГЕНЕРАТОР ДИСКРЕТНЫХ ОРТОГОНАЛЬНЫХ СИГНАЛОВ, содержащий тактовый генератор, блок формирования функции Уолша, формирователь импульсов, триггер, два ключа, сумматор 2n умножителей первой группы (2ⁿ - число выходов блока формирования функций Уолша), причем выход тактового генератора подключен к тактовому входу блока формирования функций Уолша, выход формирователя импульсов - к счетному входу триггера, инверсный и прямой выходы которого подключены к управляющим входам первого и второго ключей соответственно, выходы первого и второго ключей подключены к входам сумматора, выходы блока формирования функций Уолша подключены к вторым входам соответствующих умножителей первой группы, выход второй функции Уолша блока формирования функций Уолша соединен с входом формирователя импульсов, отличающийся тем, что в него введены 2ⁿ умножителей второй группы, 2ⁿ инверторов, 2^n-1 - разрядный циклический регистр сдвига и управляемый инвертор, причем выходы 2^n-1-й и (2ⁿ - 1 )-й функции Уолша блока формирования функций Уолша соединены соответственно с информационными входами первого и второго ключей, выход сумматора подключен к информационному входу управляемого инвертора, управляющий вход которого подключен к выходу старшего разряда 2^n-1-разрядного циклического регистра сдвига, тактовый вход которого подключен к выходу тактового генератора, выход управляемого инвертора подключен к первым входам умножителей первой группы и умножителей второй группы, выходы блока формирования функций Уолша через инверторы подключены к вторым входам соответствующих умножителей второй группы, выходы умножителей первой и второй групп являются выходами генератора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для создания генераторного оборудования многоканальных систем связи.

Известен генератор функций Уолша, содержащий тактовый генератор и блок формирования функций Уолша [1].

Однако известный генератор обладает ограниченными функциональными возможностями, поскольку не может формировать последовательности модифицированного кода Рида-Мюллера.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является генератор дискретных ортогональных функций, содержащий тактовый генератор, блок формирования функций Уолша, формирователь импульсов, триггер, два ключа, сумматор и 2ⁿ умножителей (2ⁿ - число выходов блока формирования функций Уолша), причем выход тактового генератора подключен к тактовому входу блока формирования функций Уолша, выход второй функции Уолша (упорядочение по Уолшу) блока формирования функций Уолша соединен с входом формирователя импульсов и с информационным входом первого ключа, выход 2ⁿ-й функции Уолша блока формирования функций Уолша соединен с информационным входом второго ключа, выход формирователя импульсов подключен к счетному входу триггера, инверсный и прямой выходы триггера подключены к управляющим входам первого и второго ключей соответственно, выходы первого и второго ключей подключены к входам сумматора, выход сумматора подключен к первым входам всех умножителей, выходы блока формирования функций Уолша подключены к вторым входам соответствующих умножителей, выходы умножителей являются выходами генератора дискретных ортогональных функций [2].

Однако известный генератор обладает ограниченными функциональными возможностями, поскольку не может формировать последовательности модифицированного кода Рида-Мюллера, что не позволяет его широко использовать в многоканальных системах связи.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей генератора, заключающихся в формировании последовательностей модифицированного кода Рида-Мюллера.

Последовательности основного и модифицированного кодов Рида-Мюллера, обладающие ортогональными свойствами, находят широкое применение для создания генераторного оборудования многоканальных систем связи (Передача цифровой информации. Перевод с английского Аронэ М.Н. и др./Под редакцией С.И. Самойленко - М.: Издательство иностранной литературы, 1963. с. 192, 198, а также Хармут Х.Ф. Передача информации ортогональными функциями. - М.: Связь, 1975, с. 230).

Последовательности основного кода Рида-Мюллера строятся следующим образом: кодовые комбинации с четными номерами представляют собой 2ⁿ-разрядные функции Уолша, а кодовые комбинации с нечетными номерами являются дополнениями к предыдущим кодовым комбинациям с четными номерами, т. е. представляют собой инвертированные 2ⁿ-разрядные функции Уолша. Таким образом, основной код Рида-Мюллера состоит из 2ⁿ⁺¹ кодовых комбинаций, каждая из которых имеет 2ⁿ разрядов (Передача цифровой информации. Перевод с английского Аронэ М.Н. и др./Под редакцией С.Н.Самойленко. - М.: Издательство иностранной литературы, 1963, с. 192, табл. 1), При этом функции Уолша должны быть упорядочены по Пэли (Трахтман А.М., Трахтман В.А. Основы теории дискретных сигналов на конечных интервалах. - М.: Советское радио, 1975, с. 46). На фиг. 1 представлены временные диаграммы функций Уолша, упорядоченных по Пэли, имеющие N = 16 разрядов. На фиг. 2 и 3 представлены временные диаграммы последовательностей основного кода Рида-Мюллера, имеющие N = 16 разрядов.

Последовательности модифицированного кода Рида-Мюллера строятся по следующему правилу: все комбинации основного кода Рида-Мюллера умножаются на кодовую комбинацию, имеющую хорошую функцию автокорреляции (имеющую резко выраженный центральный пик). При этом модифицированный код Рида-Мюллера обладает ортогональными свойствами и лучшими, чем основной код Рида-Мюллера корреляционными характеристиками (Передача цифровой информации. Перевод с английского Аронэ М. Н. и др./Под редакцией С.И.Самойленко. - М.: Издательство иностранной литературы, 1963, с. 198, а также табл. 2). В ходе исследований выяснено, что последовательность модифицированного кода Рида-Мюллера R¹(0, ), на которую умножаются все комбинации основного кода Рида-Мюллера, можно формировать посредством использования определенных функций Уолша (функций Уолша с номерами 2^n-1 и 2ⁿ-1 из упорядочения по Пэли). В результате умножения получаются последовательности модифицированного кода Рида-Мюллера (для случая N = 16 представлены на фиг. 4 и 5).

На фиг. 6 представлена структурная схема генератора последовательностей модифицированного кода Рида-Мюллера; на фиг. 7 - временные диаграммы, иллюстрирующие процесс формирования предлагаемым генератором последовательности модифицированного кода Рида-Мюллера R¹(10, ) для случая N = 16.

Генератор последовательностей модифицированного кода Рида-Мюллера содержит тактовый генератор 1, блок 2 формирования функций Уолша, формирователь 3 импульсов, триггер 4, ключи 5 и 6, сумматор 7, умножители 8, дополнительные умножители 9, инверторы 10, регистр 11 сдвига, управляемый инвертор 12.

Генератор работает следующим образом.

Перед началом работы генератора в (2^n-1 - 3)-й разряд регистра 11 сдвига записывается единица. Исходное состояние триггера 4 единичное. Потенциалы с прямого и инверсного выходов триггера 4 поступают на управляющие входы ключей 5 и 6. Таким образом, ключ 5 открыт, а ключ 6 закрыт. Под действием импульсов с выхода тактового генератора 1 на выходах блока 2 формируются функции Уолша. Совокупность 2ⁿ функций Уолша и 2ⁿ инвертированных в инверторах 10 функций Уолша представляет собой систему 2ⁿ⁺¹ последовательностей основного кода Рида-Мюллера.

Функция с 2^n-1-го выхода блока 2 (функции упорядочены по Пэли) через открытый ключ 5 поступает на вход сумматора 7, а с его выхода - на информационный вход управляемого инвертора 12.

В момент смены знака функций Уолша, формируемой на втором выходе блока 2, срабатывает формирователь 3 импульсов. Импульсы, поступающие с его выхода, изменяют состояние триггера 4, а следовательно, и состояние ключей 5 и 6.

В результате ключ 5 оказывается закрытым, а ключ 6 открытым и функция Уолша с (2ⁿ-1)-го выхода блока 2 через открытый ключ 6 поступает на вход сумматора 7, а с его выхода - на информационный вход управляемого инвертора 12.

На третьем такте работы генератора на выходе 2^n-1-разрядного регистра 11 сдвига формируется единица, которая была записана в (2^n-1-3)-м разряде регистра. Эта единица поступает на управляющий вход управляемого инвертора 12, вследствие чего третий элемент сигнала, формируемого на выходе сумматора 7 и поступающего на информационный вход управляемого инвертора 12, оказывается инвертированным. Поскольку регистр 11 сдвига замкнут в кольцо цепью обратной связи (является циклическим регистром сдвига) и имеет 2^n-1 разрядов, то через 2^n-1 тактов работы генератора на выходе регистра 11 сдвига опять формируется единица и (2^n-1+3)-й элемент сигнала, поступающего с выхода сумматора 7 на информационный вход управляемого инвертора 12, также оказывается инвертированным.

Сигнал, формируемый на выходе управляемого инвертора 12, умножается в умножителях 8 на функции Уолша, а в умножителях 9 на инверсии функций Уолша. В результате этого на выходах умножителей 8 и 9 формируется система последовательностей модифицированного кода Рида-Мюллера.

На фиг. 7 показано временное состояние выхода тактового генератора 1(а), второго выхода блока 2 формирования функций Уолша, на котором формируется функция Wal(1, ), поступающая на вход формирователя 3 импульсов (б), восьмого выхода блока 2 формирования функций Уолша, на котором формируется функция Wal(7,), поступающая на вход ключа 5 (в), пятнадцатого выхода блока 2 формирования функций Уолша, на котором формируется функция Wal(14,), поступающая на вход ключа 6 (г), выхода ключа 5 (д), выхода ключа 6 (е), выхода сумматора 7 (ж), выхода регистра 11 сдвига (з), выхода управляемого инвертора 12, на котором формируется последовательность R¹(0, ) (и), шестого выхода блока 2 формирования функций Уолша, на котором формируется функция Wal (5,), являющаяся последовательностью R (10, ) основного кода Рида-Мюллера (й), выхода соответствующего умножителя 8, на котором формируется последовательность R¹(10,) модифицированного кода Рида-Мюллера (к).

Использование изобретения позволяет расширить функциональные возможности генератора, заключающиеся в формировании последовательностей модифицированного кода Рида-Мюллера, предназначенных для использования в многоканальных системах связи.