Генератор последовательности якоби

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИН зш 606 Г 1/О ВСЕСОЮЗНАЯ;Я 1 пО- е .:. ТЕлпР"Р И.Я СИБЛИОТЕЫА БРЕТЕНИЯ ОПИСАНИ К АВТОРСКОМУ ЕТЕПЬСТ В. Филипп еский инст космическои М., Связь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) (57) ГЕНЕРАТОР ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ЯКОБИ, содержащий триггеры и элементы И, ИЛИ, отличающийся тем, что, с целью упрощения генератора и повышения его быстродействия, он содержит сумматор по модулю два и три элемента И - НЕ, причем прямой и инверсный выходы первого триггера подключены соответственно к единичному и нулевому входам второго триггера, прямой выход второго триггера подключен к единичному и нулевому входам третьего триггера, инверсный выход третьего триггера подключен к нулевому входу первого триггера, инверсные выходы первого, второго и третьего триггеров подключены к входам первого элемента И, прямой выход третьего триггера и выход первого элемента И через первый элемент ИЛИ подключены к единичному входу первого триг ЯО 111898 гера, прямои выход четвертого триггера подключен к первому входу второго элемента И, выход которого подключен к единичному и нулевому входам пятого триггера, инверсные выходы четвертого и пятого триггеров подключены к входам третьего элемента И, прямой и инверсный выходы третьего элемента И подключены соответственно к нулевому и единичному входам шестого триггера, инверсные выходы четвертого, пятого и шестого триггеров подключены к входам четвертого элемента И, прямой выход шестого триггера и выход четвертого элемента И подключены к входам второго. элемента ИЛИ, выход которого подключен к единичному и нулевому входам четвертого триггера, инверсные выходы д первого и второго триггеров подключены Ж к входам первого элемента И - НЕ, инверсный выход третьего триггера и прямой выход пятого триггера подключены к Сфф входам сумматора по модулю два, прямой выход шестого триггера и выход сумматора по модулю два подключены к входам второго элемента И - НЕ, выходы первого юааа и второго элемента И - НЕ подключены к входам третьего элемента И - НЕ, выход третьего элемента И - Не является выходом генератора, синхронизирующие входы всех 00 триггеров подключены к тактовому входу (; генератора. 00Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в радиотехнических системах различнаго назначения (радиолокация, радионавигация, связь, передача телеметрической информации и т. д.), связанных с применением сложных широкополосных дискретно-кодированных сигналов.Использование таких сигналов в радиолокации позволяет разрешить противоречие между дальностью действия и разрешающей способностью, строить хорошие дальномерные коды, в системах связи и телеметрии - обеспечить надежную передачу сообщений в условиях многолучевого распространения радиоволн (например, в КВ-диапазоне), осуществить кодовое разделение каналов связи, Широкополосные системы любого назначения отличаются высокой помехозащищенностью.Наибольшее применение нашли максимально трансортогональные коды с одноуровневой периодической автокорреляционной функцией (ПАКФ), к классу которых относится последовательность Якоби (ПЯ) значности Х = 35.Одним из препятствий на пути широкого применения ПЯ является отсутствие надежных быстродействующих генераторов последовательности Якоби.Известен генератор последовательности Якоби значности И = 35, выполненный на сдвигающем регистре, состоящем из 35 триггеров, выход последнего из которых непосредственно соединен с входом первого. При заполнении регистра соответствующим кодом в нем будет циркулировать записанная последовательность символов с частотой следования тактовых импульсов 11.Недостатками известного генератора являются;необходимость специальных устройств для записи последовательности требуемой структуры (например, нужен дополнительный формирователь кода Якоби), значительная избыточность числа элементов памяти, отсутствие контроля и невозможность восстановления случайных сбоев. Любой сбой или неверная запись в ячейке регистра приводит к тому, что в регистре будет циркулировать последовательность, отличная от ПЯ; при этом многократно повторяемая ошибка снижает эффективность применения дискретной модулирующей последовательности (в связи с возможными значительными изменениями ее корреляционных свойств), так как искажение одного символа последовательности приводит к изменению бокового лепестка ПАКФ на + 4.Известен генератор последовательности Якоби значности Х = 35, выполненный на восьми последовательно соединенных триггерах и содержащий группу элементов И, ИЛИ, образующих цепь обратной связи. Генератор способен автоматически восстанавливать структуру формируемой последовательности после случайного сбоя (2.Недостатком данного генератора является избыточность числа элементов памяти 5и логических элементов, а также низкое быстродействие.Цель изобретения - упрощение генератора и повышение его быстродействия.Поставленная цель достигается тем, чтогенератор последовательности Якоби, содержащий триггеры и элементы И, ИЛИ, содержит сумматор по модулю два и три элемента И - НЕ, причем прямой и инверсный выходы первого триггера подключены соответственно к единичному и нулевому 15аФвходам второго триггера, прямои выход второго триггера подключен к единичному и нулевому входам третьего триггера, инверсный выход третьего триггера подключен к нулевому входу первого триггера, 20 инверсцые выходы первого, второго и третьего триггеров подключены к входам первого элемента И, прямой выход третьего триггера, и выход первого элемента И через первый элемент ИЛИ подключены к единичному входу первого триггера, прямой выход четвертого триггера подключен к первому входу второго элемента И, выход которого подключен к единичному и нулевому входам пятого триггера, инверсные выходЫ четвертого и пятого триггеров подключены к 30 входам третьего элемента И, прямой и инверсный выходы третьего элемента И подключены соответственно к нулевому и единичному входам шестого триггера, инверсные выходы четвертого, пятого и шестого триггеров подключены к входам четверто го элемента И, прямой выход шестого триггера и выход четвертого элемента И подключены к входам второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к единичному и нулевому входам четвертого триггера, ин 40 версные выходы первого и второго триггеров подключены к входам первого элемента И - .НЕ, инверсный выход третьего триггера и прямой выход пятого триггера подключены к входам сумматора по модулю два, прямой выход шестого триггера и вы ход сумматора по модулю два подключенык входам второго элемента И - НЕ, выходы первого и второго элементов И - НЕ подключены к входам третьего элемента И - НЕ, выход третьего элемента И - НЕ является выходом генератора, синхронизирующие входы всех триггеров подключены к тактовому входу генератора.На фиг. 1 представлена функциональнаясхема генератора последовательности Якоби; на фиг. 2 и 3 приведены диаграмма сос тояний и эпюры напряжений, поясняющиеработу генератора.Генератор содержит триггеры 1 - 6, элементы ИЛИ 7. и 8, элементы И 9 и 10,элементы И - НЕ 11 и 12, элемент И 13 с прямым и инверсным выходами, элемент И - НЕ 14, элемент И 15, сумматор 16 по модулю два. Триггеры 1 - 6 являются- К триггерами и объединены в регистрах 17 и 18 Генератор работает следующим образом. Состояние прямых выходов триггеров 1 - 3; изменяющееся с частотой следования тактовых импульсов, характеризуется следующим образом,Номер тактового импульсаСостояние прямыхвыходов триггеров 1 - 3 0 1 2 3 4 5 6 001 101 111 110 011 100 010 Символом 0,обозначен низкий потенциал выхода, а 1 - высокий. Состояния регистра 17 периодически (с периодом 7 тактов) повторяются. Схема регистра 17 обеспечивает полный перебор всех состояний прямых выходов триггеров 1 - 3, кроме состояния 000. Состояние 000 детектируется элементом И 9, При этом на выходе элемента ИЛИ 7 появляется логическая 1, которая очередным тактовым импульсов переписывается на прямой выход триггера 1. Таким образом, если в результате сбоя в работе регистра 17 возникает состояние 000, то следующим за ним будет состояние 100, и регистр вновь входит в цикл, представленный выше,Рассмотрим работу регистра 18. Пусть начальное состояние прямых выходов триггеров 4 - 6, соответствующее нулевому тактовому импульсу - 100 и обеспечивает появление на выходе И 16 низкого потенциала О, а на инверсном выходе И 13 - высокого потенциала - 1, Таким образом, следующий тактовый импульс обусловит состояние триггеров 101 и появление на выходе И 15 и инверсном выходе И 13 значения 1. Следовательно, очередное значение выходов регистра 18 - 011. За этим состояним следуют состояния 111, и 001, При появлении 001 на выходе .И 15 и инверсном выходе И 13 устанавливается низкий потенциал, и, следовательно, очеред. ным состоянием регистра 18 будет состояние 100, соответствующее начальному. Цикл работы далее повторяется: Номер тактового Состояние прямыхимпульса выходов триггеров4 - 60 1001 1012 0113 1114 0011 О5 100Цикл, представленный выше, не содержит состояний 000, 010 и 110. Для вывода5 генератора из состояния 000 предназначены элементы И 10 и ИЛИ 8, работа которых аналогична работе элементов И 9и ИЛИ 7 в регистре 17. Если в процессесбоя в работе регистра 18 возникает состояние 010, то при этом не выходе И 152 О устанавливается 0, а на инверсном выходе И 13 - . Таким образом, следующимтактовым импульсом регистр 18 переходитв состояние 011. Аналогично осуществляется переход из 110 в 111. Следовательно,с учетом устранения состояния 000, возв 25рат регистра 18 в основной цикл при случайном сбое гарантируется не более чемза один период следования тактовых импульсов,Логические элементы ИЛИ 7 и 8, И 9ЗО и 10, И 13, И 5 обеспечивают формирование непрерывных последовательностей с периодом 7 и 5 тактов соответственно и устраняют случайные сбои в регистрах заодин такт, а элементы И - НЕ 11 и 12,И - НЕ 14, сумматор 16 по модулю два неЗ 5 обходимы для формирования на выходеИ - НЕ 14 структуры последовательностиЯкоби с периодом Х = 35 тактов,Процесс формирования структуры ПЯиллюстрируется на фиг. 3, где на эпюре 14 О изображена последовательность тактовыхимпульсов; на эпюре 2 - 5 периодов последовательности, формируемой на инверсномвыходе триггера 3; на эпюре 3 - состояниевыхода элемента И - НЕ 11; на эпюре 4 - 7периодов последовательности, формируемой45 на инверсном выходе триггера 5; на эпюре 5 - 7 периодов последовательности, формируемой на прямом выходе триггера6; на эпюре 6 - последовательность, формируемая на инверсном вы 50ходе сумматора 16 по модулю два; на эпюре 7 - последовательность, формируемаяна выходе элемента И - НЕ 12; на эпюре.8 -последовательность . Якоби, формируемаяна выходе И - НЕ 14; на эпюре 9 - инверсия последовательности Якоби.55Шесть элементов памяти, используемыхв схеме (фиг, 1) определяют 2 = 64 вершины диаграммы состояний генератора. Из111898915Состояниерегистра 184537 201 Состояние регистра 171 5 7 6 3 4 2 Номера тактовыхимпульсов О1234567 юо/ них 35 вершин составляют основной цикл формируемой последовательности.Исследуем поведение генератора ПЯ в том случае, если он окажется в одной из 29 вершин вне цикла, Обозначим каждую вершину диаграммы в виде пары двоичновосьмиричных цифр, из которых первая определяет состояние прямых выходов триггеров 1 - 3, а состояние триггера 1 есть старший и триггера 3 - соответственно младший двоичный разряды. Аналогично, вторая восьмиричная цифра таким же образом определяет состояния триггеров 4 - 6. Тогда диаграмму основных циклов можно представить в следуюшем виде: 451 325В соответствии с этим на фиг. 2 представлен основной цикл ПЯ, формируемый устройством.В основном цикле регистра 17 отсутствует состояние 000, регистра 19 - состояния 000, 010, 110 или в восьмиричном пред. Зо ставлении для регистра 17 - О, для регистра 18 - О, 2, б. Следовательно, вне основного цикла генератора ПЯ будутприсутствовать 64 - 35 = 29 двухразрядных восьми- ричных чисел: 00, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 02, 12, 22, 32. 42, 52, 62, 72, 06, 16, 35 26, 36, 46, 56, 66, 76, 04: 05, 03, 07, 01. Как указывалось выше, переход регистров из состояния 0 в их основные циклы осуществляется не более чем за один такт. Что касается регистра 18, то за счет логики, состояшей из элементов И 15 и И 13 и обеспечивающей его работу, осуществляются переходы из состояний 2 и 6 в его основной цикл также за один такт, как это было показано при разборе цикла табл. 2, Отсюда следует, что и генератор ПЯ в целом при случайном сбое начинает вновь нормально функционировать через промежуток времени, равный не более чем одному периоду следования тактовых импульсов. Этот факт и отражают ветви куста диаграммы состояний (фиг. 2),Таким образом, предлагаемый генератор ПЯ содержит меньшее число триггеров, элементов И и в среднем обладает на порядок более высоким быстродействием во время переходного процесса, чем прототип. Длительность максимальной ветви переходного процесса сокрашена с 21 такта до 1 (более чем в 20 раз).Имеются и некоторые дополнительные преимущества перед прототипом. Так, на выходах триггеров 1 - 3 формируется семизначная М- последовательность, а на выходе триггера б - пятизначная последовательность Баркера, причем и та и другая последовательности обладают хорошими корреляционными свойствами. Эти последовательности могут найти применение, например в качестве коротких компонент в дальномерных кодах. Таким образом, без дополнительных аппаратурных затрат генератор формирует три периодических пос. ледовательности с одноуровневой ПАКФ.1118989 6265 Со Техре Тира ПИ Государст делам изобр Москва, Ж - 3 П Патент, ст авитель В. Бд И. Вересж 698венного комиетений и о5, РаушскаяУжгород,айковКорректор А. 3Подписноетета СССРкрытийнаб., д, 4/5л. Проектная, 4 Редактор А. РевинЗаказ 7453/35ВНИИпо113035,Филиал ПП окосо 20 5221 -Ф - И 06 4 7 б 00 01 22 1 б1 ) -б - 31- ФФ- 15- 57 -71 .70 бФ З 5 05