система связи

Формула изобретения

1. Система связи, содержащая на передающей стороне датчик информации, датчик опорных частот, коммутатор, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и генератор псевдослучайных перестановок, также последовательно соединенные генератор последовательных многочастотных сигналов и выходной блок усиления мощности, при этом второй выход генератора тактовых импульсов соединен с входом датчика опорных частот и вторыми входами генератора псевдослучайных перестановок и генератора последовательных многочастотных сигналов, а третий выход подключен к входу датчика информации, на приемном стороне датчик опорных частот, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и генератор псевдослучайных перестановок, а также последовательно соединенные входной блок предварительной фильтрации, блок перестраиваемых фильтров и решающий блок, при этом второй выход генератора тактовых импульсов соединен с входом датчика опорных частот и вторым входом генератора псевдослучайных перестановок, а третий выход подключен к вторым входам блока перестраиваемых фильтров и дополнительному входу решающего блока, отличающаяся тем, что на передающей стороне введены Р-канальный мультиплексор и формирователь частотно-временной матрицы строковых перестановок, причем информационные входы Р-канального мультиплексора соединены с выходами датчика опорных частот, а выходы соединены с информационными входами коммутатора, адресные входы и выход которого подключены к выходам датчика информации и второму входу генератора последовательных многочастотных сигналов, первый, второй, третий и четвертый входы формирователя частотно-временной матрицы строковых перестановок соединены соответственно с третьим, вторым и первым выходами генератора тактовых импульсов и выходами генератора псевдослучайных перестановок, а выходы подключены к адресным входам Р-канального мультиплексора, а на приемной стороне Р-канальный мультиплексор и формирователь частотно-временной матрицы строковых перестановок, причем информационные входы Р-канального мультиплексора соединены с выходами датчика опорных частот, а выходы соединены с третьими входами блока перестраиваемых фильтров, первый, второй, третий и четвертый входы формирователя частотно-временной матрицы строковых перестановок соединены соответственно с третьим, вторым и первым выходами генератора тактовых импульсов и выходами генератора псевдослучайных перестановок, а выходы подключены к адресным входам Р-канального мультиплексора.

2. Система связи по п.1, отличающаяся тем, что формирователь частотно-временной матрицы строковых перестановок состоит из первого, второго, третьего и четвертого счетчиков, первого, второго, третьего и четвертого коммутаторов, первого и второго оперативных запоминающих устройств, преобразователя последовательного кода в параллельный, триггера первого и второго элементов ИЛИ и элемента НЕ, причем первым входом формирователя частотно-временной матрицы строковых перестановок являются объединенные тактовый вход третьего счетчика и счетный вход четвертого счетчика, объединенные тактовые входы первого, второго счетчиков и триггера являются вторым входом формирователя частотно-временной матрицы строковых перестановок, третьим и четвертым входами которого являются соответственно объединенные счетный вход первого счетчика и тактовый вход преобразователя последовательного кода в параллельный и первые входы второго коммутатора, причем выходы первого счетчика соединены с первыми входами первого коммутатора, выходы третьего счетчика соединены с вторыми входами первого коммутатора и первыми входами третьего коммутатора, вторые входы которого соединены с выходами первого счетчика, выходы старшего разряда и переноса которого соединены соответственно со счетным входом второго счетчика и управляющим входом триггера, выход второго счетчика соединен с входом разрешения первого счетчика и счетным входом третьего счетчика, выходы первого и третьего коммутаторов соединены соответственно с вторыми и третьими входами второго коммутатора, выход триггера соединен с входом четвертого коммутатора, управляющими входами первого и третьего коммутаторов, с четвертым входом второго коммутатора и установочным входом преобразователя последовательного кода в параллельный, входы которого соединены с выходами первого элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами первого и второго оперативных запоминающих устройств, первый выход четвертого счетчика соединен с управляющим входом четвертого коммутатора, первый выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом элемента НЕ, вход которого соединен с вторым выходом четвертого коммутатора, второй выход четвертого счетчика соединен с его тактовым входом, первые, вторые, третьи и четвертый выходы второго коммутатора соединены с первыми, вторыми, третьими и четвертым входами первого оперативного запоминающего устройства, пятые, шестые, седьмые и восьмой выходы второго коммутатора соединены с первыми, вторыми, третьими и четвертым входами второго оперативного запоминающего устройства, выход второго элемента ИЛИ соединен с управляющим входом второго коммутатора, выходы преобразователя последовательного кода в параллельный являются выходами формирователя частотно-временной матрицы строковых перестановок.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к системам связи, в частности может быть использовано для передачи и приема дискретной информации широкополосными системами с последовательными многочастотными сигналами.

Известны системы связи с последовательными многочастотными (ПМЧ) сигналами, называемыми также дискретными частотно-модулированными (манипулированными) сигналами (Окунев Ю.Б. Яковлев Л. А. Широкополосные системы связи с составными сигналами. М. Связь, 1968,с.13,рис. 1. 6; Тузов Г. И. Статистическая теория приема сложных сигналов. -М. Сов.радио, 1977,с. 66, рис. 2. 8; Чердынцев В. А. Проектирование радиотехнических систем со сложными сигналами. Минск: Высшая школа,1979, с.18, рис.22; Тузов Г. И. и др. Помехозащищенность радиосистем со сложными сигналами. -М. Радио и связь, 1985, с. 34,рис. 2. 6; Журавлев В. И. Поиск и синхронизация в широкополосных системах. -М. Радио и связь, 1986,с.6,рис.1.3).

Из известных систем связи наиболее близкой по совокупности существенных признаков и достигаемому при ее использовании эффекту является система, описанная в кн.Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. -М. Радио и связь,1985,с.19,рис.1.11. Эта система связи (прототип) содержит на передающей стороне датчик информации, датчик опорных частот (ОЧ), последовательно соединенные генератор тактовых импульсов (ТИ), генератор псевдослучайных перестановок ( ПСПЕР), коммутатор, вторые выходы которого соединены с выходами датчика ОЧ, информационный модулятор, вторые входы которого соединены с выходами датчика информации, генератор последовательных многочастотных (ПМЧ) сигналов и выходной блок, при этом второй выход генератора ТИ соединен с входом датчика ОЧ и вторыми входами генератора ПСПЕР и генератора ПМЧ сигналов, а третий выход подключен к входу датчика информации, а на приемной стороне датчик ОЧ, последовательно соединенные генератор ТИ, генератор ПСПЕР, коммутатор, вторые входы которого соединены с выходами датчика ОЧ, и частотный модулятор, а также последовательно соединенные входной блок, блок перестраиваемых фильтров и решающий блок, при этом второй выход генератора ТИ соединен со вторым входом генератора ПСПЕР и входом датчика ОЧ, а третий выход подключен к дополнительному входу решающего блока и вторым входам перестраиваемых фильтров, третьи входы которых соединены с выходами частотного модулятора.

На фиг.1 и фиг.2 представлена структурная схема устройства.

Она содержит 1 выходной блок, 2 генератор ПМЧ сигналов, 3,11 - генераторы ТИ, 4 датчик информации, 5,12 генераторы ПСПЕР, 6,13 датчики ОЧ, 7,15 коммутаторы, 8 входной блок, 9-1.9-Р перестраиваемые фильтры, 10 решающий блок, 14 информационный модулятор, 16 частотный модулятор.

Прием и передача в системе связи прототипа производится следующим образом.

На передающей стороне (фиг.1) генератором 5 псевдослучайных перестановок (ПСПЕР), идентичным генератору 12 на приемной стороне, за длительность Т последовательного многочастотного (ПМЧ) сигнала вырабатывается М различных К-разрядных (2^К=М) чисел (псевдослучайная перестановка из М чисел), которые последовательно во времени, с тактом (=T/M) по К адресным цепям поступают на вход коммутатора 7, на информационные входы которого от датчика 6 подается сетка из М опорных частот, получаемых, например, путем деления одной опорной частоты Foп. Коммутатор 7 в зависимости от того, какой код (текущее значение псевдослучайной перестановки) поступил на его адресные входы, разрешает прохождение сигнала на вход информационного модулятора 14 от одного из М информационных выходов датчика 6 опорных частот. В информационном модуляторе 14 входной сигнал манипулируется поступающими по Д (ДК) цепям от датчика 4 информации символами дискретного сообщения, скажем символами О или 1, если информационная последовательность от датчика 4 является двоичной, или символами 0,1.Р-1, если информационная последовательность Р-ичная (P=2^Д, РМ). В первом случае при информационном символе О кодовая последовательность, определяющая порядок смены частот ПМЧ сигнала, проходит модулятор 14 без изменений, при информационном символе 1 инвертируется, т.е. в модуляторе 14 информационная последовательность суммируется по модулю 2 с кодовой последовательностью с выхода коммутатора 7. Во втором случае ( при Р-ичной информационной последовательности) в модуляторе 14 производится суммирование по модулю Р последовательностей, поступающих на его входы. Таким образом,если а1, а2 аМ псевдослучайная перестановка, вырабатываемая генератором 5 за время Т (длительность ПМЧ сигнала), то в информационном модуляторе 14 осуществляются операции:

для передачи символа О а1 0, аМ s 0,

символа 1 а1 s аМ s 1 и т.д.

где s суммирование по модулю Р. Промодулированная в модуляторе 14 кодовая последовательность, определяюoая порядок переключения частот в ПМЧ сигнале, поступает на вход генератора 2, вырабатывающего элементарное колебание ПМЧ сигнала, которое усиливается по мощности и излучается антенной в выходном блоке 1.

На приемной стороне сигнала, принятой антенной, усиливается, подвергается предварительной фильтрации во входной блоке 8 и поступает на входы перестраиваемых фильтров 9-1.9-Р (P=2^Д) ПМЧ сигналов, на другие входы которых с частотного модулятора 16 поступают сдвинутые на дискретное число позиций сигналы датчика 13 опорных частот, переключаемые коммутатором 15 по сигналам от генератора 12 ПСПЕР, синхронизированного с генератором 5 ПСПЕР на передающей стороне. На перестраиваемый фильтр 9-1 сигнал с выхода коммутатора 15 подается, например, с нулевым сдвигом, на фильтр 9-2 со сдвигом на одну позицию, на фильтр 9-3 на 2 позиции и т.д. Перестраиваемые фильтры по сигналу от генератора 12 ПСПЕР настраиваются последовательно во времени на частоты элементарных колебаний излученного ПМЧ сигнала, причем первый фильтр 9-1 настраивается в точности на те частоты, которые задаются генератором 12, второй фильтр 9-2 настраивается со сдвигом всех частот на одну позицию, третий фильтр 9-3 на 2 позиции и т.д. Таким образом, решающий блок 10, на входы которого поступают сигналы с выходов всех перестраиваемых фильтров 9-1.9-Р, отберет наибольший сигнал того фильтра, настройка которого совпадает с дискретным сдвигом псевдослучайной последовательности в результате информационной модуляции элементов ПМЧ сигнала на передающей стороне.

Синхронизация генераторов 5,12 ПСПЕР, датчиков 6,13 опорных частот, датчика 4 информации, генератора 2 ПМЧ сигналов, перестраиваемых фильтров 9-1, 9-Р, решающего блока 10 осуществляется генераторами 3,11 тактовых импульсов, идентичными на передающей и приемной сторонах.

Примечание. В первоисточнике прототипа (Варакин Л. С. Системы связи с шумоподобными сигналами. -М. Радио и связь, 1985, с. 19, рис. 1.11) модулятор 14 назван частотным модулятором (ЧМ), а генераторы 5 и 12 -генераторами кодовой последовательности (ГЧМ) частотно-манипулированного (ЧМ) широкополосного сигнала (ШПС). В нашем же описании прототипа модулятор 14 назван информационным модулятором, в соответствии с его функциональным назначением, так как именно в нем осуществляется модуляция информационным символом исходной псевдослучайной последовательности, управляющей частотой переключения элементов ПМЧ сигнала.

Генераторы 5 и 12 переименованы в генераторы псевдослучайных перестановок потому, что, как отмечено в первоисточнике, "всего используется М частот, и ни одна из них не применяется дважды в одном ШПС", ПМЧ сигнале, в нашей терминологии, а это означает, что за длительность Т ПМЧ сигнала генераторы 5 и 12 вырабатывают набор из М различных псевдослучайных чисел а1 а2 аМ который, как известно, называется перестановкой (Бронштейн И.Н. Семендяев К. А. Справочник по математике для инженеров и учащихся Втузов. М:1957,с.163 или М:1980,с.199).

Модуляция ПМЧ сигнала сдвигом его элементарных частотных сигналов на некоторую фиксированную позицию, связанную со значением информационного сигнала, вырабатываемого датчиком 4 информации, допускает простую техническую реализацию информационного модулятора 14 на передающей и частотного модулятора 16 на приемной сторонах, однако имеет существенный недостаток позволяет имитировать информационный сигнал, например переизлучением ПМЧ сигналов с постоянным сдвигом его элементов на одно и то же значение частоты. Действительно, пусть, например, ПМЧ сигнал формируется из 16 частот, т.е. M=16. Следовательно, алфавит информационных символов также не превышает 16. Будем считать, что в качестве информационных символов используются числа 0,1.15. Тогда, как уже отмечалось, передаче информационного числа, скажем 2, соответствует сдвиг в информационном модуляторе 14 псевдослучайных чисел а1 аМ на две позиции: а1 s 2, аМ s 2, что в свою очередь соответствует сдвигу частоты элементов ПМЧ сигнала на выходе генератора 2 также на две позиции: f1 s 2, fM s + 2. Ясно, что если передается информационный символ 2, и одновременно переизлучаются элементы ПМЧ сигнала большей мощности, со сдвигом, например, на 3 позиции, то решающий блок 10 на приемной стороне выделит ПМЧ сигнал f1 s 5 fM s 5, т.е. сигнал, соответствующий информационному символу 5.

Аналогичный недостаток детерминированный характер функции модуляции псевдослучайной последовательности, определяющей закон переключения элементов ПМЧ сигнала, информационной последовательностью присущ и аналогам. Так, в системе из кн. Журавлев В. И. Поиск и синхронизация в широкополосных системах. М. Радио и связь, 1986, с.9, рис. 1.3 используется метод модуляции, аналогичный уже описанному, когда "широкополосный сигнал (ШПС) дополнительно манипулируют символами двоичного сообщения, причем символу 1 соответствует исходный ШПС, а символу О его инверсия" (для этого в устройство на фиг.1,3 введен преобразователь абсолютного кода в относительный код (АК/ОК), на вход которого поступают двоичные сигналы дискретного сообщения d(t)).

Целью изобретения является повышение помехозащищенности системы связи.

Поставленная цель достигается тем, что в систему связи, содержащую на передающей стороне датчик информации, датчик опорных частот, коммутатор, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и генератор псевдослучайных перестановок, а также последовательно соединенные генератор последовательных многочастотных сигналов и выходной блок силения мощности, при этом второй выход генератора тактовых импульсов соединен с входом датчика опорных частот и вторыми входами генератора псевдослучайных перестановок и генератора последовательных многочастотных сигналов, а третий выход подключен к входу датчика информации, на приемной стороне датчик опорных частот, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и генератор псевдослучайных перестановок, а также последовательно соединенные входной блок предварительной фильтрации, блок перестраиваемых фильтров и решающий блок, при этом второй выход генератора тактовых импульсов соединен с входом датчика опорных частот и вторым входом генератора псевдослучайных перестановок, а третий выход подключен к вторым входам блока перестраиваемых фильтров и дополнительному входу решающего блока, введены на передающей стороне Р-канальный мультиплексор и формирователь частотно-временной матрицы строковых перестановок, причем информационные входы Р-канального мультиплексора соединены с выходами датчика опорных частот, а выходы соединены с информационными входами коммутатора, адресные входы и выход которого подключены к выходам датчика информации и второму входу генератора последовательных многочастотных сигналов, первый, второй, третий и четвертый входы формирователя частотно-временной матрицы строковых перестановок соединены соответственно с третьим, вторым, первым выходами генератора тактовых импульсов и выходами генератора псевдослучайных перестановок, а выходы подключены к адресным входам Р-канального мультиплексора, а на приемной стороне Р-канальный мультиплексор и формирователь частотно-временной матрицы строковых перестановок, причем информационные входы Р-канального мультиплексора соединены с выходами датчика опорных частот, а выходы соединены с третьими входами блока перестраиваемых фильтров, первый, второй, третий и четвертый входы формирователя частотно-временной матрицы строковых перестановок соединены соответственно с третьим, вторым, первым выходами генератора тактовых импульсов и выходами генератора псевдослучайных перестановок, а выходы подключены к адресным входам Р-канального мультиплексора. Формирователь частотно-временной матрицы строковых перестановок состоит из первого, второго, третьего и четвертого счетчиков, первого, второго, третьего и четвертого коммутаторов, первого и второго оперативных запоминающих устройств, преобразователя последовательного кода в параллельный, триггера, первого и второго элементов ИЛИ и элемента НЕ, причем первым входом формирователя частотно-временной матрицы строковых перестановок являются объединенные тактовый вход третьего счетчика и счетный вход четвертого счетчика, объединенные тактовые входы первого, второго счетчиков и триггера являются вторым входом формирователя частотно-временной матрицы строковых перестановок, третьим и четвертым входами которого являются соответственно объединенные счетный вход первого счетчика и тактовый вход преобразователя последовательного кода в параллельный и первые входы второго коммутатора, причем выходы первого счетчика соединены с первыми входами первого коммутатора, выходы третьего счетчика соединены с вторыми входами первого коммутатора и первыми входами третьего коммутатора, вторые входы которого соединены с выходами первого счетчика, выходы старшего разряда и переноса которого соединены соответственно со счетным входом второго счетчика и управляющим входом триггера, выход второго счетчика соединен с входом разрешения первого счетчика и счетным входом третьего счетчика, выходы первого и третьего коммутаторов соединены соответственно с вторыми и третьими входами второго коммутатора, выход триггера соединен с входом четвертого коммутатора, управляющими входами первого и третьего коммутаторов, с четвертым входом второго коммутатора и установочным входом преобразователя последовательного кода в параллельный, входы которого соединены с выходами первого элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами первого и второго оперативных запоминающих устройств, первый выход четвертого счетчика соединен с управляющим входом четвертого коммутатора, первый выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом элемента НЕ, вход которого соединен с вторым выходом четвертого коммутатора, второй выход четвертого счетчика соединен с его тактовым входом, первые, вторые, третьи и четвертый выходы второго коммутатора соединены с первыми вторыми, третьими и четвертым входами первого оперативного запоминающего устройства, пятые, шестые, седьмые и восьмой выходы второго коммутатора соединены с первыми вторыми, третьими и четвертым входами второго оперативного запоминающего устройства, выход второго элемента ИЛИ соединен с управляющим входом второго коммутатора, выходы преобразователя последовательного кода в параллельный являются выходами формирователя частотно-временной матрицы строковых перестановок.

Структурная схема заявляемой системы связи представлена на фиг. 3 (передающая часть) и фиг.4 приемная связь.

Она содержит 1 выходной блок усиления мощности, 2 генератор последовательных многочастотных (ПМЧ) сигналов, 3,11 генераторы тактовых импульсов (ТИ), 4 датчик информации, 5,12 генераторы псевдослучайных перестановок (ПСПЕР), 6, 13 датчики опорных частот (ОЧ), 7 коммутатор, 8 - входной блок предварительной фильтрации, 9-1.9-Р перестраиваемые фильтры, 10 решающий блок, 14, 16 Р-канальные мультиплексоры, 15, 17 - формирователи частотно-временной (ЧВ) матрицы строковых перестановок, 15-1(17-1), 15-7(17-7), 15-8(17-8), 15-15(17-15) первый, второй, третий, четвертый счетчики, 15-2(17-2), 15-3(17-3), 15-9(17-9), 15-11(17-11) первый, второй, третий, четвертый коммутаторы, 15-4(17-4), 15-14(17-14) первое, второе оперативные запоминающие устройства (ОЗУ), 15-5(17-5) преобразователь последовательного кода в параллельный, 15-6(17-6), 15-13(17-13) первый, второй элементы ИЛИ, 15-10(17-10) триггер, 15-12(17-12) элемент НЕ.

В предлагаемой системе связи на передающей стороне (фиг.3) генератор 3 ТИ первым выходом подключен к последовательно соединенным генератору 5 ПСПЕР, формирователю 15 ЧВ матрицы строковых перестановок, Р-канальному мультиплексору 14, коммутатору 7, генератору 2 ПМЧ сигналов и выходному блоку 1, при этом адресные входы коммутатора 7 и информационные входы Р-канального мультиплексора 14 соединены с выходами соответственно датчика 4 информации и датчика 6 ОЧ, первый выход генератора 3 ТИ соединен с третьим входом формирователя 15 ЧВ матрицы строковых перестановок, второй выход соединен с входом датчика 6 ОЧ, вторыми входами формирователя 15, генератора 5 ПСПЕР и генератора 2 ПМЧ сигналов, а третий выход соединен с входом датчика 4 информации и первым входом формирователя 15.

В формирователе 15 и идентичном ему формирователе 17 на приемной стороне (фиг.4) тактовые входы первого, второго счетчиков 15-1, 15-7, триггера 15-10 и тактовый, счетный входы третьего, четвертого счетчиков 15-8, 15-15 объединены и являются соответственно вторым и первым входами формирователя, третьим и четвертым входами которого являются соответственно объединенные счетный вход первого счетчика 15-1 и тактовый вход преобразователя 15-5 последовательного кода в параллельный и первые входы второго коммутатора 15-3, при этом выходы первого счетчика 15-1 соединены с первыми входами первого коммутатора 15-2 и вторыми входами третьего коммутатора 15-9, выходы которого подключены к третьим входам второго коммутатора 15-3, а выходы третьего счетчика 15-8 соединены с первыми входами третьего коммутатора 15-9 и вторыми входами первого коммутатора 15-2, выходы которого подключены к вторым входам второго коммутатора 15-3, кроме того выходы старшего разряда и переноса первого счетчика 15-1 соединены соответственно со счетным входом второго счетчика 15-7, выход которого подключен к входу разрешения первого счетчика 15-1 и счетному входу третьего счетчика 15-8, и управляющим входом триггера 15-10, выход которого подключен к входу четвертого коммутатора 15-11, управляющим входам первого и третьего коммутаторов 15-2 и 15-9, четвертому входу второго коммутатора 15-3 и установочному входу преобразователя 15-5 последовательного кода в параллельный; второй и первый выходы четвертого счетчика 15-15 соединены соответственно со своим тактовым входом и управляющим входом четвертого коммутатора 15-11, выходы которого, один непосредственно, другой через элемент 15-12 НЕ подключены к входам второго элемента 15-13 ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом второго коммутатора 15-3, причем первые, вторые, третьи и четвертый выходы второго коммутатора 15-3 соединены соответственно с первыми, вторыми, третьими и четвертым входами первого ОЗУ 15-4, выходы которого соединены с первыми входами первого элемента 15-6 ИЛИ, а пятые, шестые, седьмые и восьмой выходы второго коммутатора 15-3 соединены соответственно с первыми, вторыми, третьими и четвертым входами второго ОЗУ 15-14, выходы которого соединены с вторыми входами первого элемента 15-6 ИЛИ, подключенного выходами к входам преобразователя 15-5 последовательного кода в параллельный, выход которого является выходом формирователя.

На приемной стороне (фиг.4) входной блок 8 выходом подключен к входам перестраиваемых фильтров 9-1.9-Р, выходы которых соединены с соответствующими входами решающего блока 10; генератор 11 ТИ первым выходом подключен к последовательно соединенным генератору 12 ПСПЕР, формирователю 17 ЧВ матрицы строковых перестановок и Р-канальному мультиплексору 16, информационные входы которого соединены с выходами датчика 13 ОЧ, а выходы подключены к третьим входам перестраиваемых фильтров 9-1.9-Р; при этом первый выход генератора 11 ТИ соединен с третьим входом формирователя 17, второй выход соединен с входом датчика 13 ОЧ, вторыми входами формирователя 17 и генератора 12 ПСПЕР, а третий выход соединен с первым входом формирователя 17, вторыми входами перестраиваемых фильтров 9-l.9-P и дополнительным входом решающего блока 10.

Принцип функционирования предлагаемой системы иллюстрируется рисунками на фиг.5, циклограммами на фиг.6 и состоит в следующем.

Как уже отмечалось, формирование ПМЧ сигналов в системе связи прототипа сводится к генерации за время Т (длительности ПМЧ сигнала) псевдослучайной перестановки а1 а2 аМ модуляции этой последовательности информационным символом (скажем, суммированию по модулю Р значений перестановки и информационного символа Н: а1 s Н,аМ s Н, где H= 0.1.Р-1) и последовательном излучении с -тактом (t= Т/M) элементов ПМЧ сигнала на частотах fK, отвечающих значениям аК Н, К 1.М модифицированной псевдослучайной перестановки.

Основное отличие предлагаемой системы состоит в том, что за время Т длительности ПМЧ сигнала формируется не одна строка из псевдослучайной перестановки, а набор строк матрица, строки которой являются псевдослучайными перестановками



Такую матрицу будем называть частотно-временной (ЧВ) матрицей строковых перестановок (частотно-временной, так как матрица определяет порядок переключения частоты элементов ПМЧ сигнала за его длительность (время Т); строковых перестановок,потому что ее строки являются перестановками), а блок ее вырабатывающий формирователем ( блоки 15 и 17 соответственно на передающей и приемной сторонах).

Модуляция информационным символом Н (Н 0,1.Р-1) ЧВ матрицы строковых перестановок, точнее опорных частот датчика 6, отвечающих значениям псевдослучайных перестановок, вырабатываемых генератором 5 ПСПЕР, в предлагаемой системе осуществляется выбором строки матрицы (1), соответствующей значению передаваемого символа Н. Предположим.значению H=0 соответствует первая строка а11.а1М, значению Н 1 вторая строка а21.а2М и т.д. тогда передаче символа Н будет соответствовать выбор строки aH+1,1.aH+1,M Н 0,1,P-1.

При таком методе модуляции сохраняется преимущество прототипа ( в одном ПМЧ сигнале "используется М частот и ни одна из них не применяется дважды") и в то же время появляется новое качество: при различных значениях информационного символа результаты модуляции строки ЧВ матрицы (1) не связаны друг с другом функциональной зависимостью, что исключает возможность имитации непередаваемого символа регулярным воздействием на передаваемые элементы ПМЧ сигнала, например, переизлучением элемента со сдвигом его частоты на фиксированное число позиций.

На передающей стороне (фиг.3) с периодом , равным длительности элемента ПМЧ сигнала (циклограмма 2, фиг.6), генератор 3 запускает тактовыми импульсами со второго выхода генератор 5 псевдослучайных перестановок, вырабатывающий на каждом t- такте М различных К-разрядных (2^К М) чисел, которые по К цепям последовательно подаются на четвертый вход формирователя 15 ЧВ матрицы строковых перестановок. Для формирования генератором 5, скажем, первой строки a11.а1М матрицы (1), на первом t -такте на его первый вход подаются с периодом mt() тактовые импульсы с первого выхода генератора 3, эти же импульсы синхронизируют по третьему входу работу формирователя 15, который за Т M - длительность ПМЧ сигнала (циклограмма 1, фиг.6) формирует всю ЧВ матрицу (1), поскольку неизвестно, какой информационный символ будет передаваться (какая строка матрицы (1) будет использоваться в качестве модулирующей).

Для формирования в блоке 15 матрицы (1) используются два оперативных запоминающих устройства 15-4 (ОЗУ1) и 15-14 (ОЗУ2), в которых за один Т-такт матрица (1) записывается и считывается, причем запись производится по строкам, а считывание по столбцам. На одном Т-такте запись производится в ОЗУ1, а считывание с ОЗУ2, как условно изображено на левых рисунках фиг.5, на последующем Т-такте наоборот с ОЗУ1 матрица (1) считывается, а в ОЗУ2 записывается (правые рисунки фиг.5), причем операции "Запись Считывание" производятся попеременно, вначале записывается, например, первая строка а11(1). а1М(1) (здесь индексом в скобках обозначается номер ОЗУ, в данном случае ОЗУ1), затем считывается первый столбец (а11(2).аР1(2) )t (здесь t - знак транспонирования), далее записывается вторая строка а21(1).а2М(1), считывается второй столбец (а12(2).аР2(2) )t и т.д.

Режим записи (через Т-такт) в ОЗУ1 и ОЗУ2 иллюстрируется циклограммами 3 и 5 фиг.6, считывание циклограммами 4 и 6, а единый процесс "Запись - Считывание" в ОЗУ1 циклограммой 7, в ОЗУ2 циклограммой 8. Режимы "Запись - Считывание" ОЗУ обеспечиваются выходными тактовыми импульсами триггера 15-10 (циклограмма 9), а переключение ОЗУ сигналами управления коммутатором 15-3, вырабатываемыми триггером 15-10, счетчиком 15-15 (циклограмма 10) и цепочкой коммутации: четвертым коммутатором 15-11, элементом 15-12 НЕ и вторым элементом 15-13 ИЛИ (циклограмма 11).

На каждом t-такте считываемый с ОЗУ (блоков 15-4 или 15-14) столбец чисел матрицы (1), вначале, скажем, первый (a11.aP1)t, затем второй (а12.aP2)t и т.д. подается через первый элемент 15-6 ИЛИ на вход блока 15-5, где преобразуется из последовательного кода в параллельный, и по РК цепям поступает на адресные входы Р-канального мультиплексора 14, представляющeго собой, например, Р мультиплексоров (коммутаторов) из М в 1, на информационные входы которого по М цепям подается сетка из М опорных частот, формируемая в датчике 6, например, путем деления одной опорной частоты Fоп. В зависимости от состояния РК адресных входов мультиплексора 14 сигналы с выхода датчика 6 опорных частот коммутируются на определенные выходы Р-канального мультиплексора 14 и подаются по Р цепям на информационные входы коммутатора 7 из Р в 1, управляемого по D адресным цепям (P=2^D) сигналами с выхода датчика 4 информации. Выбор опорной частоты в коммутаторе 7 в зависимости от значения информационного символа датчика 4 (правило модуляции) определяется правилом выбора чисел из столбца матрицы (1), формируемого блоком 15. Например, как уже отмечалось, информационному знаку О (или А) можно соотнести первую строку матрицы (1) (а, следовательно, и соответствующий ей набор опорных частот датчика 6), информационному знаку 1 (или Б) вторую строку матрицы (1) и т.д. Поэтому, если передается, например, символ Н, Н 0,1.Р-1, на первом t --такте по сигналу датчика 4 информации, подаваемому на адресный вход коммутатора 7, на его выходе выделяется опорная частота датчика 6, соответствующая числу aH+1,1 матрицы (1) (не умаляя общности, можно считать, например, что число aH+1,1 и номер соответствующей опорной частоты совпадают), на втором --такте соответствующая числу aH+1,2 и т.д. до aH+1,M т.е. передаче символа Н соответствует выбор (H+1)-й строки матрицы (1). Постоянное значение управляющего сигнала на адресном входе коммутатора 7 за длительность ПМЧ сигнала (выбор опорных частот датчика 4, соответствующих одной и той же строке матрицы (1),обеспечивается тактированном с периодом Т (циклограмма 1, фиг. 5) датчика 4 информации сигналами с третьего выхода генератора 3, которые подаются также в качестве управляющих на первый вход формирователя 15. В соответствии с опорным сигналом, поступившим на вход генератора 2 ПМЧ сигналов, последний на каждом -такте вырабатывает колебание, которое усиливается по мощности и излучается антенной в выходном блоке 1. Для синхронизации с периодом t (равным длительности элемента ПМЧ сигнала) генератора 2 ПМЧ сигналов, датчика 6 ОЧ, формирователя 15 (по второму входу) используются тактовые импульсы со второго выхода генератора 3.

На приемной стороне (фиг.4) генераторы 11 тактовых импульсов, 12 псевдослучайных перестановок, датчик 13 опорных частот, Р-канальный мультиплексор 16 и формирователь 17 ЧВ матрицы строковых перестановок, а также операции формирования матрицы (1), ее столбцов на выходе формирователя 17 и сетки опорных частот на выходе Р-канального мультиплексора 16 идентичны аналогичным блокам 3, 5,6,14 и 15 и операциям на передающей стороне.

Сигнал, принятый антенной, усиливается, подвергается предварительной фильтрации в входном блоке 3 и поступает на входы перестраиваемых фильтров 9-1, 9-Р ПМЧ сигналов, на другие входы которых с выхода Р-канального мультиплексора 16 поступают опорные сигналы датчика 13, синхронизированные с опорными сигналами датчика 6 на выходе Р-канального мультиплексора 14 на передающей стороне, причем первый фильтр 9-1 на каждом t --такте последовательно перестраивается в точности на ту частоту, которая определяется, например, первой строкой столбца матрицы (1), вырабатываемого формирователем 17 (15), второй фильтр 9-2 настраивается на частоту, определяемую второй строкой столбца матрицы (1) и т.д.

Таким образом, решающий блок 10, на входы которого поступают сигналы с выходов всех перестраиваемых фильтров 9-1, 9-Р, отберет сигнал, например наибольший сигнал, того фильтра, опорные частоты которого (строка матрицы (1)) совпадут с опорными частотами ( строкой матрицы (1)), отобранными за М -тактов коммутатором 7 на передающей стороне. Код (номер) канала, в котором достигается максимальное значение сигнала, поступает на выход решающего блока 10.

Для синхронизации генератора 12 псевдослучайных перестановок, датчика 13 опорных частот, формирователя 17 по второму и третьему входам используются, как и на передающей стороне, тактовые импульсы с первого и второго выходов генератора 11, а сброс напряжений фильтров 9-1, 9-Р, выходного напряжения решающего блока 10, тактирование формирователя 17 по первому входу осуществляется тактовыми сигналами с третьего выхода генератора 11.

В заключение общего описания работы системы отметим, что кондиционный прием ПМЧ сигналов осуществляется с третьего информационного символа. На первом Т-такте, когда начинаются выполняться операции "Запись-считывание", операция "Считывание" производится с ОЗУ, на котором еще не записана информация. На втором Т-такте считываемая информация может быть неполной, так как момент включения системы на передающей стороне может произойти в промежутке между Т-импульсами, как иллюстрируется циклограммами фиг.6, и для записи информации на предыдущем (первом) Т-такте используется только часть t --импульсов из М, укладывающихся на длительности Т ПМЧ сигнала. И только с третьего Т-такта прием становится полноценным.

Более подробно работа формирователя 15 (17) ЧВ матрицы строковых перестановок осуществляется следующим образом.

Формирователи 15 и 17 идентичны и по составу, и по функциональному назначению, поэтому для определенности описание будем вести для формирователя 15.

Счетчики до М 15-1 и 15-8 предназначены для формирования адресов строк и столбцов матрицы (1), записываемой в ОЗУ, коммутаторы 15-2 и 15-9 для перемены местами адресов строк и столбцов при переходе от записи к считыванию, коммутатор 15-3 для переключения входных цепей с ОЗУ 15-4 на ОЗУ 15-14 и наоборот, счетчик до 2 15-7 для того, чтобы дважды перебросить адреса с записи на считывание, элемент 15-6 ИЛИ и преобразователь 17-5 для преобразования последовательного кода в параллельный, триггер 15-10, счетчик до 2 15-15, коммутатор 15-11, элементы 15-12 НЕ и 15-13 ИЛИ для формирования сигналов управления коммутаторами 15-2, 15-9, 15-3 и ОЗУ 15-4 и 15-14.

Состояниям "О" "1" на управляющих входах коммутаторов 15-2, 15-3, 15-9 и 15-11, четвертых входах ОЗУ 15-4 и 15-14 соответствуют:

коммутаторы 15-2 и 15-9 "0"-коммутация на выход первых К цепей, "1"-коммутация на выход вторых К цепей;

коммутатор 15-3 "0"-коммутация входных цепей 1-4 на входы ОЗУ 15- 4, "1"-коммутация входных цепей 1-4 на входы ОЗУ 15-14;

ОЗУ 15-4 и 15-14 "0"-режим "Запись", "1"-режим "Считывание".

Будем нумеровать адреса строк и столбцов ОЗУ цифрами 0,1,М-1, и 0,1,Р-1, как показано на фиг.5, т.е. первой строке (столбцу) матрицы (1) соответствует номер О, второй (второму) 1 и т.д.

После включения системы на передающей стороне (приемная сторона может работать в дежурном (включенном) режиме ) первым тактовым -импульсом со второго выхода генератора 3 (циклограмма 2, 12 в более крупном масштабе, фиг.6) запускается генератор 5 ПСПЕР, который по К цепям вырабатывает последовательно на первые входы коммутатора 15-3 (четвертый вход формирователя 15) М чисел (циклограмма 13), тактируемые с периодом mt() синхропоследовательностью (циклограмма 14), подаваемой с первого выхода генератора 3 на первый вход генератора 5 ПСПЕР и счетный вход счетчика 15-1 (третий вход формирователя 15). Этот же -импульс, поданный на второй вход формирователя 15, обнуляет по тактовым входам счетчики 15-1, 15-7 и переключает триггер 15-10 в положение "О". Будем считать, что в момент включения счетчики 15-8 и 15-15, управляемые тактовыми Т-импульсами (циклограмма 1), которые поступают на их соответственно тактовый и счетный входы с третьего входа генератора 3 (первого входа формирователя 15), также сбросили свои показания (хотя, как уже отмечалось в общем описании, после включения первые две информационные посылки теряются (искажаются), поэтому обнуление счетчиков 15-8 и 15-15 несущественно, поскольку синхронизм работы всех счетчиков и триггера 15-10 будет восстановлен с приходом первого Т-импульса, т.е. на второй информационной посылке).

При сигнале "О" на первом выходе счетчика до 2 15-15 коммутатор 15-11 замыкает цепь: вход первый выход коммутатора 15-11, и выходной сигнал триггера 15-10 непосредственно подается через элемент 15-13 ИЛИ на управляющий вход коммутатора 15-3.

При сигнале "О" на выходе триггера 15-10, управляющих входах коммутаторов 15-2, 15-9, 15-3 замыкаются цепи:

выходы генератора 5 ПСПЕР первые входы первые выходы коммутатора 15-3 первые входы ОЗУ 15-4;

К выходов счетчика 15-1 первые входы выходы коммутатора 15-2 - вторые входы вторые выходы коммутатора 15-3 вторые входы ОЗУ 15-4;

выходы счетчика 15-8 первые входы выходы коммутатора 15-9, третьи входы третьи выходы коммутатора 15-3 третьи входы ОЗУ 15-4;

четвертый вход четвертый выход коммутатора 15-3 четвертый вход ОЗУ 15-4.

Счетчик 15-1, на счетный вход которого c mt-тактом подаются синхроимпульсы (циклограмма 14), и счетчик 15-8, сохраняющий на выходе "О", формируют соответственно адреса столбцов от О до М-1 и адрес строки О, обеспечивая запись М К-ичных чисел от генератора 5 ПСПЕР в первую строку ОЗУ 15-4 (циклограмма 3). После заполнения первой строки (адрес в счетчике 15-1 дошел до М-1) на выходе переноса счетчика 15-1 формируется сигнал "Перенос", который перебрасывает по управляющему входу триггер 15-10 в состояние "1". При сигнале "1" на выходе триггера 15-10, управляющих входах коммутаторов 15-2, 15-9, 15-3 замыкаются цепи:

выходы генератора 5 ПСПЕР первые входы пятые выходы коммутатора 15-13 первые входы ОЗУ 15-14;

выходы счетчика 15-8 вторые входы выходы коммутатора 15-2 вторые входы шестые выходы коммутатора 15-3 вторые входы ОЗУ 15-14;

К выходов счетчика 15-1 вторые входы выходы коммутатора 15-9 - третьи входы седьмые выходы коммутатора 15-3 третьи входы ОЗУ 15-14;

четвертый вход восьмой выход коммутатора 15-3 четвертый вход ОЗУ 15-14.

Счетчик 15-1, по-прежнему заполняемый с mt-тактом синхроимпульсами, и счетчик 15-8, сохраняющий на выходе "О", формируют соответственно адреса строк от О до Р-1 и адрес столбца О, обеспечивая считывание Р к-ичных чисел с первого столбца ОЗУ 15-14 (циклограмма 4), которые, поступив через элемент 15-6 ИЛИ на вход преобразователя 15-5, преобразуются из последовательного в параллельный код и подаются затем на выход формирователя 15 (адресные входы Р-канального мультиплексора 14).

После считывания Р чисел сигналом с выхода старшего разряда счетчика 15-1, поданным на счетный вход счетчика до 2 15-7, на выходе последнего устанавливается сигнал "1", который подается на вход разрешения счетчика 15-1, запрещая его работу до прихода следующего t-импульса и на счетный вход счетчика 15-8, увеличивая на 1 номер адреса на его выходе. Таким образом, счетчик до 2 15-7 позволяет дважды перебросить адреса, вырабатываемые счетчиком 15-1 (один раз на запись, другой на считывание),и только затем переключить адрес, вырабатываемый счетчиком 15-8.

С приходом следующего t-импульса триггер 15-10 снова перебросится в состояние "О", переключит ОЗУ 15-4 на "Запись" в его вторую строку новой псевдослучайной перестановки, затем очередной переброс триггера 15-10 в состояние "1", переключение ОЗУ 15-14 на "Считывание" со второго столбца и т.д.

С приходом Т-импульса (границы ПМЧ сигнала) счетчики 15-1, 15-7 и 15-8 обнуляются, а на первом выходе счетчика 15-15 вырабатывается сигнал "1" (циклограмма 10), который перебрасывает вход коммутатора 15-11 на второй выход. Сигнал с выхода триггера 15-10, пройдя по этой цепи, инвертируется элементом 15-12 НЕ и сигналы управления коммутатором 15-3 (сигналы на выходе элемента 15-13 ИЛИ) становятся инвертированными сигналами с выхода триггера (см. циклограммы 9 и 11), в то время как на предыдущем Т-такте они были синхронны. Это приводит к тому, что теперь на каждом t --такте запись производится в ОЗУ 15-14, а считывание с ОЗУ 15-4 (см. фиг.5, 1-й и 2-й Т-такты), что позволяет параллельно производить считывание информации, записанной на предыдущем Т-такте, и запись новой информации на текущем Т-такте. На следующем Т-такте счетчик 15-15 сбрасывает свое показание (циклограмма 10), и сигналы триггера, сигналы управления коммутатором 15-3 снова становятся синхронными, т. е. процессы записи, считывания с одних и тех же ОЗУ через такт повторяются.

Таким образом, использование на передающей и приемной сторонах предлагаемой системы связи новых блоков Р-канальных мультиплексоров и формирователей частотно-временной матрицы строковых перестановок позволяет исключить основной недостаток систем прототипа и аналогов возможность имитации информационного символа, скажем, сдвигом элементов ПМЧ сигнала на одно и то же значение частоты, поскольку модуляция символа сообщeния исходной псевдослучайной перестановки, определяющей порядок следования частот элементов ПМЧ сигнала, осуществляется в заявляемой системе не по детерминированному правилу, не изменяющемуся от информационного символа к символу, как в прототипе и аналогах, а стохастически: каждому возможному значению информационного символа сопоставляется (вырабатывается) своя псевдослучайная перестановка, и модуляция заключается в выборе псевдослучайной перестановки, отвечающей передаваемому в данный момент информационному символу; при передаче следующего информационного символа формируется новый набор псевдослучайных перестановок и снова из него выбирается перестановка, отвечающая новому информационному символу и т.д. т.е. отсутствует функциональная (детерминированная) связь между перестановками, как внутри набора, так и между наборами перестановок, что исключает имитацию информационного символа.

Техническая реализация предлагаемой системы связи не вызывает принципиальных затруднений, так как все введенные в систему блоки могут быть выполнены на отечественной элементной базе, например, на микросхемах 564 серии: счетчики на микросхемах 564 ИЕ10, мультиплексоры 564 ЛС2, триггер - 564 ТР2, ОЗУ 564 РУ2; в последнем случае могут быть использованы микросхемы 537 серии, позволяющие сразу записывать К-разрядные слова.