Прокис Дж. Цифровая связь (2000) (1151856), страница 137
Текст из файла (страница 137)
Обычно в широкополосных системах используются точные и стабильные во времени часы. Следовательно, точное сопряжение во времени часов сводится к снижению временной неопределенности между передатчиком и приемником Однако всегда имеется начальная неопределенность времени, обусловленная неопределенностью расстояния между передатчиком и приемником. Эта проблема становится особенно острой, когда устанавливается связь между подвижными пользователями. Обычная процедура для обеспечения начальной синхронизации — зто посылка передатчиком известной псевдослучайной последовательности данных к приемнику. Приемник непрерывно находится в режиме поиска, ожидая эту последовательность для обеспечения начальной синхронизации.
Предположим, что начальная неопределбнность во времени равна Т„, а длительность чипа Т,. Если начальная синхронизация имеет место в присутствии аддитивного шума и другой интерференции, необходимо исследовать интервал Т =ФГ, для того, чтобы выбрать в нем момент синхронизации. При грубом поиске с шагом ~я Т. время, требуемое для достижения начальной синхронизации, равно Т„ (13.5.1) Ясно, что синхронизационная последовательность, переданная к приемнику, должна быть по крайней мере длительностью 2ИТ, для того, чтобы приемник имел достаточно времени для обеспечения необходимого поиска в последовательном режиме. В принципе, оптимальными методами для обеспечения начальной синхронизации являются согласованная фильтрация или взаимная корреляция. Фильтр согласуется с известной последовательностью данных, генерируемой известной ПШ последовательностью, и непрерывно следит за превышением предварительно установленного порога.
Когда зто происходит, начальная синхронизация достигнута и демодулятор входит в режим «приема данных». Альтернативно, мы можем использовать коррелятор, как показано на рис.13.5.1. Привпый с Рис. 15.5.1. Сюльзяший юррелятор лля обнаружения ПШ сигнала 41-56 641 Коррелррование производится по интервалу времени 1ггТ, (дг чипов) и выход коррелятора сравнивается с порогом, чтобы определить, присутствует ли в принимаемом сигнале известная сигнальная последовательность. Если порог не превышается, известная опорная последовательность продвигается во времени на ";7", секунд и процесс коррелпрования повторяется.
Эти операции выполняются до тех пор, пока сигнал не обнаружится, или до тех пор, пока поиск не выйдет за пределы интервала неопределенности Т„. В последнем случае процесс поиска возобновляется. Аналогичный процесс можно также использовать для СЧ сигналов. В этом случае проблема сводится к синхронизации ПШ кода, который управляет скачками частоты. Чтобы выполнить эту начальную синхронизацию, известный сигнал СЧ передается приемнику. Система начального обнаружения на приеме следит за этим известным сигналом СЧ.
Для примера, можно использовать набор согласованных фильтров, настроенных на известные образцы передаваемых частот. Их выходы должны быть правильно сдвинуты, продетектированы по огибающей (или по закону квадратов), взвешены, если необходимо, и просуммированы (некогерентное интегрирование) для образования выходного сигнала, который сравнивается с порогом.
Сигнал считается присутствующим, если превышается порог. Процесс поиска обычно производится непрерывно во времени, пока порог не будет превышен. Блок-схема, иллюстрирующая обнаружение сигнала, дана на рис.13.5.2. При аиг импульс Рис. 13.5.2. Система дла обнаружения СЧ сигнала В качестве альтернативы, можно использовать простую пару блоков согласованный фильтр-детектор огибающей. Перед ней генератор образца скачка частоты, а после пеев последовательный интегратор и пороговый детектор.
Эта конфигурация, показанная на рис.13.5.3, основана на последовательном поиске и подобна скользящему коррелятору для широкополосных ПП сигналов. Рис. 13.5.3. Альтернативная система для обнаружения сигнала с СЧ Скользящий коррелятор для ПП сигналов и схема по рис. 13,5.3 для СЧ сигналов осуществляют последовательный поиск, который является расточителем времени. В качестве альтернативы, можно ввести определенную степень параллелизма, имея два или больше таких корреляторов, работающих параллельно, и каждый из них ищет по неперекрывающимся участкам времени.
В таком случае сокращается время поиска в обмен на большую сложность и стоимость внедрения. Рисунок 13.5.2 представляет такую параллельную реализацию для СЧ сигналов. На протяжении поиска могут бьггь ложные тревоги, которые возникают с заданной вероятностью ложной тревоги, предусмотренной при проектировании. Чтобы справиться с ними, необходимо иметь дополнительный~механизм, подтверждающий, что принятый сигнал на выходе коррелятора остается выше порога.
С такой стратегией детектирования большой импульс шума, который вызовет ложную тревогу, будет вызывать только временное превышение порога. С другой стороны, если пороговое устройство сработало из-за обнаруженного сигнала, сигнал на выходе коррелятора или согласованного фильтра будет оставаться выше порога на протяжении всего принятого сигнала. Таким образом, если подтверждение отсутствует, поиск возобновляется. Другая стратегия начального поиска, названная последовательным поиском, была разработана Вардом (1965 — 1977). В этом методе время пребывания по каждой задержке в процессе поиска делается переменным путем использования коррелятора с переменным временем интегрирования, выход которого сравнивается с двумя порогами.
Таким образом, здесь имеются три возможных решения: 1. Если верхний уровень превышается выходом коррелятора, начальная синхронизация объявляется'установленной; 2. Если выход коррелятора находится ниже нижнего порога, сигнал объявляется отсутствующим при этой задержке и процесс поиска продолжается при другой задержке; 3. Если выход коррелятора находится между двумя порогами, время интегрирования увеличивается на один чип и результирующий. выход снова сравнивается с двумя порогами. Далее, шаги 1, 2 и 3 повторяются на каждом чиповом интервале до тех пор, пока выход коррелятора или превысит верхний порог или окажется ниже нижнего порога. 643 41* Метор последовательного поиска относится к классу методов последовательного оценивания, предложенного Вальдом (1947), который, как известно„ дает более эффективный поиск в том смысле„что среднее время поиска минимизируется.
Таким образом, время поиска при последовательном поиске меньше, чем при фиксированном времени пребывания интегратора на каждом чипе. В приведенном выше обсуждении мы предполагали только неопределенность во времени при осуществлении начальной синхронизации. Однако другой аспект начальной синхронизации — это неопределенность по частоте. Если передатчик или приемник подвижны, относительная скорость между ними порождает доплеровский сдвиг частоты в принимаемом сигнале относительно переданного сигнала. Поскольку приемник обычно не знает относительную скорость априори, доплеровский сдвиг частоты неизвестен и должен быть определен посредством метода поиска частоты.
Такой поиск обычно выполняется параллельно по подходящим квантованным частотам на интервале неопределенности и последовательно по интервалу временной неопределенности. Блок-схема соответствующего устройства показана на рис.13,5,4. Подходящие методы поиска доплеровских сдвигов частоты можно также разработать для СЧ сигналов. Рис. 13.5.4. Начальный поиск сигнала в широкополосных состемвх сдоплеровским сдвигом частоты Отслеживание. Когда сигнал обнаружен, первоначальный процесс поиска останавливается и начинается процесс точной синхронизации и отслеживания. Отслеживание поддерживает ПШ кодовый генератор приемника в синхронизме с приходящим сигналом, Отслеживание включает точную синхронизацию чипа и, при когерентной демодуляции, отслеживание фазы несущей.
Обычно используемая схема отслеживания для широкополосных ПП сигналов — петля с задержкой1ПЗ, РЬЬ), показанная на рис.13.5.5. 644 Рис. 13.5.5. Петля с задержкой для слежения за ПШ юдом В этой петле отслеживания принимаемый сигнал подается на два умножителя, где он умножается на два выхода местного ПШ кодового генератора, которые сдвинуты во времени друг относительно друга на величину 26 < Т.. Сигналы произведения определяют взаимную корреляцию между принимаемым сигналом и ПШ последовательностью при двух значениях задержки. Эти произведения проходят полосовой фильтр и затем детектируются по огибающей и затем вычитаются. Разностный сигнал подается к петлевому фильтру, который управляет ГУН (генератором, управляемым напряжением). ГУН служит в качестве часов для ПШ ' кодового генератора сигнала. Если синхронизация неточная, отфильтрованный выход одного коррелятора будет больше другого, и ГУН будет соответственно ускорен или приторможен.
Рис. 135.6. Петля с временной 'вилюй" для слежения за ПШ кодом В точке равновесия выходы двух фильтрующих корреляторов будут одинаково смещены относительно пикового значения„и выход ПШ кодового генератора будет точно засинхронизирован с принимаемым сигналом, который поступает на демодулятор. Мы видим, что такая реализация ПЗ для отслеживания ПП сигнала эквивалентна синхронизатору с окнами на задержку-опережение, ранее обсуждавшемуся в разделе 6.3,2 и показанному на рис. 6.3.5. Альтернативный метод для отслеживания во времени ПП сигнала сводится к использованию петли с временной вилкой (ПВВ), показанной на рис.13.5.6.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
