Прокис Дж. Цифровая связь (2000) (1151856), страница 127
Текст из файла (страница 127)
Если интерференция широкополосная, ее можно характеризировать как эквивалентный АБГШ. Мы хотим рассмотреть этот вид интерференции и некоторые другие в последующих разделах. Наша трактовка широкополосных сигналов будет сконцентрирована на качестве цифровых систем связи в присутствии широкополосной и узкополосной интерференции. Рассматривается два вида модуляции ФМ и ЧМ. ФМ предполагается к применению, когда поддерживается фазовая когерентность между передаваемым н принимаемым сигналами на временном интервале, который относительно большой по сравнению с обратной величиной полосы частот сигнала.
С другой стороны, предполагается к применению ЧМ, когда физически когерентность не может быть поддержана из-за изменений во времени характеристик линии. Это может быть случай линии связи между двумя высокоскоростными самолетами или между высокоскоростным самолетом и неподвижной станцией.
ПШ последовательность, генерируемая у модулятора, используется в соединении с ФМ модуляцией для псевдослучайного сдвига фазы ФМ сигнала, как описано в разделе 13.2. Результирующий модулированный сигнал назван прямой последовательностью (ПП, РБ— йгесс зейцепсе) или псевдошумовым (ПШ) широкополосным сигналом.
Если ПШ последовательность использовать в соединении с двоичной или М-ичной (М>2) ЧМ, то псевдослучайные последовательности выбирают частоту передаваемого сигнала псевдослучайно. Результирующий сигнал называется в этом случае широкополосным сигналом со скачками частоты (СЧ, РН вЂ” Ггециепсу Ьорред). Хотя вкратце будут описаны некоторые другие типы широкополосных сигналов, акцент в нашем рассмотрении делается на широкополосный сигнал ПШ и ПЧ. 600 13.2. ШИРОКОПОЛОСНЫЕ СИГНАЛЫ С ПРЯМЫМИ ПСЕВДО- ШУМОВЫМИ (ПШ) ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЯМИ В модели, показанной на рис.13.2.1, мы предполагаем, что информационная скорость на входе кодера равна А бит/с, а доступная полоса частот канала равна % Гц.
Модуляция сигнала — двоичная ФМ. Чтобы использовать всю доступную полосу частот, начальная фаза несущей сдвигается псевдослучайно, в соответствии с образцом ПШ генератора со скоростью И'раз/с, Обратная величина Ж, обозначенная Т„определяет длительность прямоугольного импульса, который называется чипом в то время как Т, называется чип интервалом. Этот импульс — базовый элемент широкополосного сигнала ПП. Если мы определим Т, =1/А как длительность импульса, которая соответствует передаче одного информационного символа, показатель расширения полосы частот ИИ можно выразить так И' Т,  — — — ь А Т. В практических системах Т, / Т,— целое число ть /., = —, Т, (13.2.1) (13.2.2) ПШ снпыл Сигнал данных а1 (а) ПШ сигнал и сигнал данных (Ь) ПШ-КФМ модулятор Рис.13.2.1.
ПШ сигнал и сигнал данных (а) и КФМ модулятор (Ь) для ПШ пгиролополосиых систем 601 которое определяет число чипов на информационный символ. Это значит, что Т.,— это число фазовых сдвигов, которые возникают в переданном сигнале на символьном интервале Т, =1/А. Рис,13.2.1(а) иллюстрирует взаимосвязь между ПШ сигналом и сигналом данных. Предположим, что кодер берет каждый раз на временном интервале ЬТ, информационных символов и генерирует (п,Ф) двоичный линейный блоковый код.
Интервал времени, выделенный для передачи и элементов кода, равен ИТ, с, число чипов на этом временном интервале равно кЛ,. Мы можем выбрать длину блока кода п = Ы,„ тогда скорость кода Й/и, Если кодер генерирует двоичный сверточный код со скоростью Цп, число чипов на временном интервале 1гТ,, также равно п = Iс1, Значит, нижеследующее обсуждение применимо как к блоковым, так и к сверточным кодам. Один метод для включения ПШ последовательности в передаваемый сигнал сводится к непосредственному изменению кодовых символов их суммированием по шоо 2 с ПШ последовательностью. Если используется четырехфазная ФМ, то одна ПШ последовательность суммируется с информационной последовательностью и передается синфазной несущей, а вторая ПШ последовательность суммируется с другой информационной последовательностью и передается квадратурной несущей.
Во многих широкополосных системах одна и та же двоичная информационная последовательность суммируется с двумя ПШ последовательностями для формирования двух квадратурных компонент. Таким образом, генерируется сигнал четырехфазной ФМ с двоичным информационным потоком. Итак, каждый информационный символ изменяется путем его суммирования с символом ПШ последовательности.
Если Ь; представляет 1-й символ ПШ последовательности, а с, — соответствующий символ на входе кодера, то сумма по той 2 дает а, =Ь,Ес,. (13.2.3) Таким образом, а, =1 если Ь,. =1 и с,. = О или Ь, = О и с,. =1; также а,. = О когда Ь, =1 и с, = 1 или когда Ь, = О и с, = О. Мы можем сказать, что а, = О, когда Ь, = с, и а, = 1, когда Ь, ~ с, . Последовательность (а, ) отображается в двоичный ФМ сигнал в виде з(1) =+Ке~у(г)'~'~1 согласно правилу: () 1 К(1 — 1Т), (а, =О) ~-Я-$Т,), (а, = 1), где д(~) представляет импульс длительностью Т, с произвольной огибающей. Суммирование по той 2 кодовой последовательности 1с,) и последовательности 1Ь,.) ПШ генератора можно также представить как умножение двух сигналов. Чтобы продемонстрировать эту точку зрения, предположим, что элементы кодовой последовательности отображаются в двоичный ФМ сигнал согласно отношению с((Г) =(2с, — 1'д(Г-1Т,).
(13.2. 5) Аналогично определяем сигнал р,.(1) так р,(г) = (2Ь, — 1)р(~ — 1Т,), (13.2.6) где р(1) — прямоугольный импульс длительности Т,, Тогда эквивалентный низкочастотный передаваемый сигнал, соответствующий, ~'-му кодовому символу равен 6Ог ь д,. (Г) = р, ЯсЯ = (2Ь,. — 1)(2с, — 1)д(1 — 1Т,) . (13 2 7) Этот сигнал идентичен тому, который определяется (13.2.4) и который получен от последовательности (а,).
Следовательно, суммирование по той 2 кодовых символов с ПШ последовательностью ведет к отображению в ФМ сигнале, который эквивалентен умножению двоичного ФМ сигнала, генерированного кодовыми символами, с последовательностью прямоугольных символов единичной амплитуды, каждый длительностью Т., и полярностью, которая определяется ПШ последовательностью согласно (13.2.6). Хотя легче реализовать суммирование по шод 2 и затем ФМ вместо умножения сигналов, удобно для целей демодуляции рассматривать сигнал в мультипликативной форме, определяемой (13.2.7). Функциональная блок-схема четырехфазовой ФМ с ПП широкополосным сигналом показан на рис.13,2.1(Ь).
Принимаемый эквивалентный низкочастотный сигнал для 1-го кодового элемента определяется так: 1, г (г)= р, Яс, Я+ гЯ, 1Т, <1 с (у+ 1) Т, г(1)=(26, -1)(2с, — 1)д(1 — )Т)+гЯ, (13.2.8) где г(г) представляет сигнал интерференции или глушения, который искажает информацию в полезном сигнале. Интерференция считается стационарным случайным процессом с нулевым средним, Если г(г) является отсчетной функцией комплексного гауссовского процесса, оптимальный демодулятор можно реализовать или как фильтр, согласованный с сигналом 11(У), или как коррелятор, как показано на блок-схемах рис.13.2.2.
При реализации согласованным фильтром выход согласованного фильтра умножается на величины (2Ь> — 1), которые получаются от генератора ПШ на приеме, когда он правильно синхронизирован. Поскольку (26,. — 1)' = 1, когда Ь, = О и Ь, = 1, то влияние ПШ последовательности на принимаемый кодовый символ устраняется. На рис.13.2.2 мы также видим, что взаимная корреляция может быть выполнена одним из двух путей.
Первый, иллюстрируемый на рис.13.2.2(Ь), выполняет предварительное умножение г,. (1) на сигнал р,. (г), генерируемый ПШ генератором, а затем осуществляется взаимная корреляция с Ь' (1) и стробирование выхода на интервале каждого чипа. Второй метод, иллюстрированный на рис.13.2.2(с), включает сначала взаимную корреляцию ° г принимаемого сигнала с я И, стробирование выхода коррелятора и затем умножение этого выхода на (26, — 1), которое получается из ПШ генератора. Если яИ не является гауссовским случайным процессом, методы демодуляции, иллюстрируемые на рис.13.2.2, не являются больше оптимальными, тем не менее, мы можем все же использовать любую из этих трех структур демодулятора для демодуляции принимаемого сигнала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
