Пенин П.И. Системы передачи цифровой информации (1976) (1151855), страница 54
Текст из файла (страница 54)
6.7. Двоичная информационная последовательность символов (хД, каждый из которых имеет длительность ти, поступает на формирующее устройство (ФУ), вырабатывающее последовательность коротких 286 импульсов (тз«т0), которые задают начальные условия во всех триггерных ячейках регистра. Во время задания начальных условий, соответствующих исходному информационному символу, ключевая схема (КС) закрыта и тактовые импульсы на регистр не поступают. Через некоторое время, определяемое линией задержки (ЛЗ) н ~необходимое для записи начальных условий, с выхода устройства формирования строба (УФС) на ключевую схему подается строб, открывающий эту схему для тактовых импульсов, и регистр начинает вырабатывать последовательность импульсов.
В момент окончания строба ключевая схема закрывается ~и генерирование последовательности прекращается (регистр «останавливается»). После этого вводятся начальные условия, соответствующие следующему информационному символу, и схема начинает ~работать так же, как описано. выше. Проведенное рассмотрение показывает, что линейный регистр сдвига преобразует информационную последовательность,простых двоичных символов ~в:последовательность сложных двоичных символов. Прн этом каждому простому информационному символу О или 1 однозначно соответствует сложный символ О или 1, представляющий собой определенную комбинацию из М двоичных элементов. Если правило ввода начальных условий изменить (например, поменять некоторые плечи триггеров, на которые задаются начальные условия; не подавать начальные условия на некоторые триггеры и т.
п.), то исходным символам О и 1 станут соответствовать сложные символы Ю и 1 с другой внутренней структурой. Нетрудно видеть, чго в зависимости от задаваемых начальных условий одну и ту же исходную информационную последовательность простых двоичных символов регистр сдвига будет преобразовывать в последовательность с различными сложными двоичными символа~ми. Так как в зависимости от начальных условий регистр сдвига может принимать М различных состояний, то, очевидно, каждому простому символу О или 1 можно поста~вить в соответствие один из М сложных символов О или 1.
Эта особенность работы регистра сдвига открывает ~ряд возможностей для,решения различных прикладных задач. Если полученную последовательность сложных информационных символов подать на модулятор и выполнить манипуляцию одного из параметров несущего ко- 287 лебания, то в результате образуется сложный сигнал, свойства и структура которого полностью определяются свойствами поданой нюследовательности и видом выбранной манипуляции. Наибольшее распространение в настоящее время получили сложные сигналы, образованные манипуляцией начальной фазы несущей. Находят применение и сложные сигналы с частотной манипуляцией. Манипулятор сложного сигнала с бинарной ФМн представляет собой быстродействующий коммутатор, осуществляющий переброс фазы -несущего колебания в соответствии с последователиностью сложных символов на его входе.
Сложный ФМн сигнал, соответствующий каждому сложному символу, состоит из М импульсов несущей частоты, начальные фазы которых равны нулю или 180'. Он может быть записан в виде м — г з (г) =Я, '~~', ) (1 — АЬт,) ехр !/(гв,(+нуа)] (6.22) а=е илн м — ~ г„(1) =8, 'Я ( — 1)™1 (Š— ййт,) ехр(1т1) = м — ! =Я,ехр()е>,1) '~~ ( — 1) ~1(1 — йбс,), (6.23) а=о где ! (1) и Лте огибающая и длительность элемента сложного сигнала; 5е — амплитуда сложного сигнала; уа— случайная величина, агрнпимающая значение 0 или 1 и однозначно соответствующая порядку следования двоичных элементов М-последовательности.
Обычно огибающук> элемента считают прямоугольной: 11, 0<1~йе„ ) 0 для других 1. Иногда в литературе прямоугольную огибающую обозначают знаком гес1 *. В этом случае сигнал можно записать так: м — ! з~ (г) = 8, ехр ()в>,г) ч~~ ( — 1) ~гес1(> — йбе,). (6.24) а От латннскоге слова гас!апач!а — прямоугольная, (6.25) му ~при изучении спектр альных и корреляционных 1ле,1лт,1 1 1 1 ! Рис, 6.6. свойств сложного ФМн сигнала достаточно рассматривать только его комплексную огибающую (6.25). Она имеет вид знакопеременной последовательности нида ++ — + — ++ —...
или 1,1 — 1,1 — 1,1,1,— 1,..., однозначно определяющей порядок чередования начальных фаз (О или и) элементов сложного сигнала. Для иллюстрации на рнс. 6.8 показана часть огибающей и соответствующие ей элементы сложного сигнала. Таким образом, выбор сложного ФМн сигнала (или его синтез) сводится к выбору (синтезу) последовательности (у«)м, обладающей требуемыми свойствами.
Эту последовательность иногда называют кодом сложною сигнала. Аналогичное рассмотрение можно провести и применительно к получению сложного сигнала с ЧМн. В этом случае каждый сложный символ манипулирует частоту несущего колебания, которая в зависимости от вида двоичного элемента сложного символа принимает значение Г«или )ь 19 376 969 Выражение (6.24) показывает, что сложный ФМи сигнал является результатом перемножения немодулированной несущей на псевдослучайную М-последовательность (с учетом знака, определяемого множителем ( — 1) «). Величину м — ~ В (1) = 5, "Я ( — 1) «гес1 (1 — Й2л,) можно рассматривать как комплексную огибающую сложного сигнала.
Спектр сигнала отличается от спектра этой огибающей только переносом на частоту вс. Поэто- Многочисленные исследования показали, что свойства М-последовательностей блязми к свойствам случайных последовательностей. В пределах периода каждую М-последовательность можно рассматривать как одну из реализаций некоторой случайной последовательности. Чем больше длина периода М, тем ближе это сходство. Я1= 7 Рис. 6.9.
Поскольку, одна~ко, природа М-последовательностей не случайна и они могут быть воспроизведены многократно (ври известном алгоритме их получения), их называют псевдослучайными последовательностями. Свойства М-последовательностей подробно рассмотрены в работах (9, 10, 12). Мы рассмотрим кратко только корреляционные свойства М-последовательностей, используемых в качестве сложных информационных символов. Функцию автокорреляции фм(т) М-последовательности, имеющей длительность тв можно найти по известному выражению и Т ()= — 13(Г)з(1+ )а.
(6.26) о Здесь 8(1) определяет аналитическое выражение М-последовательности как функции времени. В частности, для ФМн сложного сигнала эта функция выражается соотношением (6.25). Нетрудно убедиться в том, что функция автокорреляции имеет вид ломв- 290 яой линии, изменяющей свой наклон в точках т=мот». При этом в точке т=О функция принимает максимальное значение; в точках т=йбтм где й принимает нечетные значения (й= +1, ~-3, -~6 и т. д.), функция равна нулю.
Для всех промежуточных значений т функция ум(т)' отлична от нуля. На рис. 6.9 для иллюстрации приведенаМ.последовательность (М=7) и соответствующая ей функция авто- корреляции. Чтобы сложный сигнал имел «хорошие» корреляционные свойства, боковые лепестки (остатки) функции ~рм(т) должны быть малы по сравнению с основным лепестком (г»иком). Для анализа остатков достаточно вычислить значения функции фм(т) только в дискретных точках, соответствующих моментам т=лот» для целых значений л. (Й=О, +.1, +.2 и т. д.), т. е. найти тм(ч)=тм(йбч~)=- ~ ~~) Т»Т~+» (6 2У) где у» — значение элемента М.последовательности (+1 илн — 1). Аналогичное рассмотрение можно провести н для функции взаимной корреляции различных М-последовательностей длительностью тм Эта функция имеет вид ломаной линии, все пики которой имеют приблизительно одинаковую величину.
Основным показателем корреляционных свойств одиночных М-последовательностей является максимальный уровень остатков автокорреляционной функции. Исследования показывают, что наименьший максимальный уровень остатков определяется выражением [10) )~рм(ч)! ы=ум(0)/М прн ~~~)йс,(М 13). (6.28) Последовательности, которые обеспечивают такие остатки, называются оптимальными. К классу таких последовательностей относятся последовательности, изученные впервые в '1953 г. английским ученым Р.
Баркером. В литературе они получили название кодов Баркеа. Многочисленные исследования показали, что коды аркера существуют только для М(13. Поэтому их применение для формирования сложных сигналов ограничено тем, что основной пик получается довольно ши- 19' Я1 роким.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
