www.chms.ru - вывоз мусора в Балашихе 

Динамо-машины  Сигналы и спектры 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 [ 240 ] 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358

информационный импульс

Модулятор / данных (BPSK)

S;f)=V2Px(t)COSu)ot

Модулятор кода (BPSK)

s(f) = V2Px(0fif(0 cos toot

V2Pcosa)of, несущая волна

git).

импульс кода

xit)-

Модулятор (BPSK)

) *

s(f) = V2Px(0g(t) cos toot

git) VIPcosmof

raquo;tt) = A V2P x(t - Td)git - Та) cos [t - Та) + ф]

j-*--*- Фильтр

1 g(f-Td)

Коррелятор

Демодулятор данных (BPSK)

-AV2Px(t-fd)

Выход коррелятора

Рис. 12.9. Система расширения спектра методом прямой последовательности а) передатчик BPSK; б) упрощенный передатчик BPSK; в) приемник BPSK

В главе 4 было показано, что двоичная фазовая манипуляция (binary phase shift keying - BPSK) с подавлением несущей приводит к мгновенным изменениям фазы несущей на л рациан согласно передаваемой информации. Формулу (12.7) также можно записать как произведение несущей и x(t), потока антиподных импульсов со значениями импульсов +1 либо -1.

s(t) = j2Px(,t)costiiQt

(12.9)

Если модуляция расширяющей последовательности - это также BPSK, а g{t) - антиподный поток импульсов со значениями импульсов +1 либо -1, уравнение (12.8) может быть представлено в следующем виде:

s{t) = j2Px(t)g(t)cos( gt;iot.

(12.10)

Модулятор, построенный согласно формуле (12.10), изображен на рис. 12.9, б. Вначале производится перемножение потока импульсных данных и расширяющего сигнала, после чего несущая модулируется полученным сигналом x(t). Если присвоение значений импульсов бинарным значениям выполняется следующим образом

Глава 12. Методы расширенного спектра



Значение импульса Двоичное значение 1 О

-1 1

то исходный этап модуляции DS/BPSK может выполняться путем суммирования по модулю 2 двоичной информационной последовательности и двоичной расширяющей последовательности.

Демодуляция сигнала DS/BPSK производится с помощью вычисления корреляции или повторной модуляции принятого сигнала синхронизированной копией расширяющего сигнала g(f-f) (рис. 12.9, в), где - оценка приемником задержки распространения Tj между передатчиком и приемником. При отсутствии шумов и интерференции выходной сигнал коррелятора может быть записан следуюшим образом:

аЛрхЦ -Ta)g{t-Ta)g{t-fa) cos[(flo (/ - T-rf) + ф], (12.11)

где постоянная а - коэффициент усиления системы, ф - случайное значение фазового угла из диапазона (О, 2я). Поскольку g{t) = plusmn;1, произведение g{t - )g{t - ) будет равно единице, если Т=Т, т.е. если кодовый сигнал в приемнике точно синхронизирован с кодовым сигналом в передатчике. При такой синхронизации выход принимающего коррелятора - это суженный сигнал, модулированный данными (за исключением случайной фазы ф и времени TJ). После этого для восстановления исходных данных используется обычный демодулятор.

12.3.1. Пример схемы прямой последовательности

На рис. 12.10 приводится пример процессов модуляции и демодуляции DS/BPSK, выполняемых в соответствии с блок-схемами рис. 12.9, б и в. На рис. 12.10, а показана двоичная информационная последовательность (1, 0) и ее эквивалент в виде биполярного импульсного сигнала x(t). Присвоение двоичных значений импульсам выполняется аналогично случаю, описанному в предьщущем разделе. Примеры двоичной расширяющей последовательности и ее биполярного эквивалента g(t) приводятся на рис. 12.10, б. Результат суммирования по модулю 2 информационной и кодовой последовательностей, а также произведение x(t)git) представлены на рис. 12.10, в.

Как показано на рис. 12.10, г, при модуляции BPSK (см. уравнения (12.8) и (12.10)) фаза несущей в(г) + Qg(t) равна я, если произведение сигналов x(t)g(t) равно -1 (или сумма по модулю 2 данньгх и кода является двоичной единицей). Подобным образом фаза несущей равна нулю, если значение x(t)g(t) равно +1 (или сумма по модулю 2 данньгх и кода равна двоичному нулю). При сравнении рис. 12.10, б и в легко заметить, что важной особенностью сигналов расширенного спектра является их скрывающее свойство. График на рис. 12.10, в содержит скрытый сигнал x(t). Глядя на график, сложно выделить медленно меняющийся информационный сигнал из быстро меняющейся кодовой последовательности. Аналогичная сложность возникает при восстановлении приемником сигнала, если отсутствует точная копия кодового сигнала.

Как видно из рис. 12.10, в, демодуляция DS/BPSK проходит в два этапа. Первый зтап - сужение полученного сигнала - выполняется путем определения корреляции этого сигнала с синхронизированной копией кодового сигнала. Второй этап - демодуляция данных - производится с помощью обычного демодулятора. На рис. 12.10, д



представлена копия кода 9(г) в виде сдвига фазы (О или л), который осуществляется приемником с целью сужения кода. На рис. 12.10, е представлен процесс вычисления фазы несущей 9j.(f) после сужения либо после суммирования Qg(t) и 9(0 + Oj(?).

После указанных преобразований исходные данные фактически уже восстановлены и представлены в виде значений фазы несущей. Завершающий этап, показанный на рис. 12.10, ж, предполагает восстановление информационного сигнала x(t) с помощью демодулятора BPSK.

x(t)

x(t)g(t)

вх(0 + вд(0

x(t)

Puc. 12 10. Пример расширения спектра методом прямой последовательности: а) исходные двоичные данные, б) кодовая последовательность; в) переданная последовательность; г) фаза переданной несущей; д) фазовый сдвиг, выполненный кодом приемника; е) фаза принятой несущей после сдвига фаз (сужения); ж) демодулированный информационный сигнал

12.3.2. Коэффициент расширения спектра и производительность

Фундаментальным вопросом в использовании систем расщиренного спектра является предлагаемая ими степень защиты сигнала от помех ограниченной мощности. Методы расширения спектра расширяют относительно низкоразмерный сигнал в многомерное сигнальное пространство. Сигнал скрыт в этом сигнальном пространстве, поскольку предполагается, что станции-постановщику преднамеренных помех неизвестны координаты передачи сигнала в каждый момент времени. Связь можно нарушить путем создания помех во всем диапазоне, используя при этом всю офаничен-ную мощность генератора. В этом случае в каждой точке диапазона будут присутствовать помехи Офаниченной мощности. Еще одним способом нарушения связи может быть создание помех в некоторых точках диапазона. Соответственно, весь остальной диапазон будет свободен от преднамеренных шумов.

Рассмотрим набор из D ортогональных сигналов s,{t), 1 lt; i lt;D, в Л-мерном пространстве. Будем считать, что в общем случае D laquo;N. В соответствии с выкладками, приведенными в разделе 3.1.3, можно записать следующее:

Глава 12. Методы расширенного спектру



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 [ 240 ] 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358