Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами (1985), страница 10

Зпь Тело неопределенности сиг- Рис. 3.10. Тело неопределенности нала Баркера с У= 1! сигнала Баркера с У=13 46 мя (аргумент сигнала), тем чаще происходит смена знаков импульсов. Однако боковые пики сигналов Баркера меньше, чем в случае ЛЧМ сигнала. Объясняется это свойством фазоманипулированных сигналов: если есть один боковой пик определенной величины, то таких пиков на плоскости (т, Й) должно быть по крайней мере четыре вследствие симметрии тела неопределенности относительно осей т и Й. Формирование и обработка сигналов Баркера. Формирование сигналов Баркера может осуществляться несколькими способами, так же, как и произвольного ФМ сигнала.

Общие методы фарии,рования .и обработки ФМ сигналов будут подробно рассмотрены в гл. 21, 22. Поскольку сигналы Баркера были первыми ШПС, причем с наилучшими АКФ, рассмотрим кратко один из возможных способов формирования и обработки сигналов Баркера. Нл рис.

3.11 изображен генератор сигнала Баркера с й)=7. Генератор синхроимвульсов (ГСИ) формирует узкие прямоугольные синхроимпульсы (рис. 3.12,а), период следования которых ра- и) Рис. 3.11. Генератор сигнала Баркера с У=7 7) д Рнс. 3.12. Временные диаграммы нро. цесса формирования сигнала Баркера с )т'=7 вен длительности сигнала Баркера Т=7та, а те — длительность одиночного (единичного) прямоугольного импульса. Генератор синхроимпульсов запускает генератор одиночных импульсов (ГОИ), который,в свою очередь формирует одиночные прямоугольные импульсы длительностью те и периодом Т (рис 3.12,б). Одиночные прямоугольные импульсы поступают на вход многоотводной линни задержки (МЛЗ), которая имеет й) — 1=6 секций с отводами через интервалы времени, равные та. Число отводов, включая начало линии, равно 7.

Так как,кодовая последовательность Баркера с )1)=7 имеет вид 1 1 1 — 1 — 1 1 — 1, то иматульсы с первопо, второго, третьего и шестого отводов (очет ведется от начала линии) поступают на вход сумматора (+) непосредственно, а импульсы с четвертого, пятопо и седьмого отводов поступают ~на вход сумматора через инверторы (ИН), которые превращают положительные одиночные импульсы в отрицательные, т.

е. осуществляют изменение фазы на и. Поэтому ~инверторы называются также фазовращателями. На выходе сумматора имеет место, видеосигнал Баркера (рис. 3.12,в), который затем поступает на один ~вход баланс- 47 ного модулятора (БМ), на другой вход которого подается радиочастотное колебание (рис. 3.12са) на несущей частоте, формируемое генератором несущей частоты (ГНЧ). Балансный модулятор осуществляет фазовую манипуляцию радиочастотного колебания ГНЧ в соответствии с кодовой последовательностью Баркера: видеоимпульсу с амплитудой 1 соответствует радиоимпульс с фазой О, а видеоимпульсу с амплитудой — 1 — радиоимпульс с фазой и.

Таким образом,,на выходе балансного модулятора имеет место радиочастотный сигнал Баркера (рис. 3.12,д). Следует отметить, что в генераторе сигнала Баркера многоотводиая лин~ия задержки (рис. 3.11) я~вляется ~видеочастотной. Оптимальная обработка сигналов Баркера так же, как и других ШПС, производится либо с помощью согласованных фильтров, либо с помощью корреляторов. Возможно неаколько способов построения согласованных фильтров и корреляторов, отличающихся друг от друга в техническом выполнении, но обеспечивающих одно и то же максималвное отношение сигнал-помеха на выходе. На рис. 3.!3 приведена схема согласованного фильтра для Рнс.

3.! 3. Согласованный фильтр сигнала Баркера с Лс=т сигнала Баркера с )т'=7. С выхода усилителя промежуточной частоты приемника (на схеме .рис. 3.13,приемник не показан) сигнал поступает на согласованный ~фильтр одиночного импульса (СФОИ), который производит оптимальную с!бработку (филыпрацию) одиночного прямоугольного радиоимпульса с центральной частотой, равной промежуточной частоте пр~иемника. На выходе СФОИ радиоимпульс имеет треугольную огибающую (ом.

рис. 2.8). Треугольные радиоимпульсы с длительностью по основанию 2то поступают иа МЛЗ, которая,имеет 6 секций и 7 отводов (включая начало линии). Отводы следуют через тс. Так как импульсная характеристика согласованного фильтра совпадает с зеркально отраженным сигналом, то,кодовую импульсную характеристику фильтра для сигнала Баркера с 7тс=7 следует устанавливать в соответствии,с последовательностью — 1 1 — 1 — 1 1 1 1. Поэтому радио- импульсы со второго, пятого, шестого и седьмого отводов МЛЗ поступают в сумматор (+) непосредственно, а радиоимпульсы с первого, третьего и четвертого отводов — через инверторы (ИН), которые меняют фазу на и.

На выходе сумматора имеет место АКФ сигнала Баркера, огибающая которой приведена рис. 3.6. Необходимо отметить, что прн оптимальной обработке радиочастотного сигнала Баркера все элементы схемы рис. 3.13 являются Яа радиочастотными, т. е. СФОИ, МЛЗ, ИН и сумматор должны работать на промежуточной частоте и иметь необходимую полосу пропуокания, которая определяется шириной спектра сигнала Баркера. Если сигналы Баркера используются в электросвязи, т. е. их передача осуществляется по гщирокополосному кабелю, то в схеме генератора, изображенной на рис.

3.11, нет необходимости в ГНЧ и БМ, а все элементы схемы согласованного фильтра (рис. 3.13) являются ~видеочастотными,,в том числе и МЛЗ. 3.3. М-носледовательностн. Основныо свойства Среди фазоманипулнрованных сигналов особое место занимают сигналы, кодовые последовательности которых являются последовательностями максимальной длины или М-последовательностями. Такие последовательности обладают следующими основными свойствами: 1. М-последовательность является периодической с периодом, состоящим из й/ импульсов (сиаяволов). 2.

Боковые пики периодической автокоррелящионной функции сигналов, образованных М-последовательностью, равны — !/Л'. 3. М-последовательность в общем,случае состоит из нескольких видо~в импульсов (на1пример, импульсы могут отличатьоя начальными фазами,,несущими частотами и т. д.). Импульсы различного вида встречаются в периоде примерно одинаковое число раз, т.е. все импульсы распределяются,в периоде равновероятно. Вследствие этого Мчпоследователыности называют часто псевдослучайными.

4. Формируются М-последовательности с помощью линейных переключательных схем на основе сдвигающих,регистров. При этом, если применяется регистр с й разрядами и в М-последовательности попользуются р,различных видов импульсов (отличающихся, например фазами), то й/= р" — 1. (3.32) Число разрядов регистра й=!од(й1+1)/!одр. Следовательно, зиачитательиое увеличение числа импульсов /т' в периоде М-последовавательности вызывает незначительное у~величение числа ранрядов регистра; так как зависимость й от Л' является логарифмической. 5. Автокорреляционная функция усеченной М-последовательности, под которой понимается непериодическая последовательность длиной в период й/, имеет величину боковых пиков, близкую к 1/1 Л~.

Поэтому с ростом л/ величина боковых пиков уменьшается. Благодаря перечисленным свойсгва~м М-последовательностн широко яр~вменяют в радиотехнических системах. Для пояснения этих свойств рассмотрим пример. Допустим, что сдвигающий регистр (рис. 3.14) состоит из трех триггерных ячеек Т/, Т2, ТЗ, которые выполняют роль дискрет- 49 ных элементов задержек, и аумматора. На триггеры поступают сдвигающие импульсы, которые ва рис.

3.13 ле показаны. Они следуют с тааттовой частотой 1/та. Каждый тактовый ~импульс вызывает изменение состояния (напряжения на выходе) .всех триггеров. При этом напряжение на выходе каждого триггера (символ) становится равным напряжению (символу) на его входе для предыдущего такта. Символы могут принимать два значения, которые условно обозначим 0 и 1. При суммировании любых комбинаций входных символов на выходе сумматора получаются только символы 0 и 1. Правило оуммировамия символов в двоичной системе счисления (с двумя возможными значениями онмволов) по модулю 2 (щоб2) определяется табл. 3.3. Таблица 3.3. Суммирование по тол 2 Рис.

3.14. Генератор М-после- довательности с У=т Выясним, в каких состояниях может находиться схема, представленная на рис. 3.14. Предположим, что в исходном состоянии символ на одном из выходов триггеров отличается от нуля, например символ на выходе триггера Т1 имеет значение 1, а на выходе Т2 и ТЗ вЂ” значение О. Тогда исходное состояние сдвигающето регистра характеризуетоя комбинацией выходных символов 100.

На входе Т1 символ равен О, так как согласно с табл. 3.3 символ на выходе сумматора равен ОЮО=О. С поступлением на вход схемы очередного сдвигающего имвульса символы со входов триггеров «переходят» на,их выходы. Новое установившееся состоянве регистра описывается комбинацией выходных символов 010. На входе Т1 появляется 1, так как ~в соответствии с табл. 3.3 выходной символ сумматора равен 1®0=1. Аналогично определяются все состояния регистра, .приведенные в табл. 3.4.

Из рассмотрения табл. 3.4 видно, что состояния, регистра (символы на выходе Т1, Т2, ТЗ) различны для тактов 1 — 7, а для' последуюшвх тактов они повторяются. Так как число раврядов регистра Й=З, а основание системы счисления (число используемых символов) р=2, то число возможных различных состояний регистра р" = 2а =8. В табл. 3.4 отсутствует нулевая комбинация 000, так как ее наличие согласно табл.