Скляр Б. Цифровая связь (2003) (1151859), страница 174
Текст из файла (страница 174)
Все корреляторы одновременно изучают последовательность из )ь элементарных сигналов, после чего сравниваются выходы всех корреляторов. В завершение выбирается локальный код, соответствующий коррелятору с максимальным выходом. Концептуально — это простейший метод поиска; в нем одновременно анализируются все возможные позиции кода (или Довольно часто дяя снижения вероятности появления ложных тревог пороговая величина дополнительно проверяется соответствующим алгоритмом до начала этапа сопровождения 14). 760 Глава 12. Методы расширенного спектра фрагментов кола) и для выбора нужного кода используется алгоритм максимального правдоподобия. Выходной сигнал каждого детектора является суммой полученного сигнала и шума.
По мере возрастания )ь вероятность возникновения ошибки синхронизации (т.е. неверного согласования кода) уменьшается. Следовательно, величину )ь следует выбирать таким образом, чтобы одновременно минимизировать время поиска и вероятность возникновения ошибок синхронизации. Локально генерируемый код д<п Выход Приняты кодовый оигнвп Рис. 12.!7. Получение синхронизации в схеме прямой последоватевьпо- сти с использованием метода параллельного поистса На рис. 12.18 приводится схема синхронизации системы связи со скачкообразной перестройкой частоты.
Предположим, что в качестве шаблона синхронизации (без модуляции данных) используется последовательносп из Ф частот, являющаяся частью последовательности скачков частоты. Для первичной обработки полученного сигнала применяется Ф некогерентных согласованных фильтров, каждый из которых состоит из смесителя частот, полосового фильтра и квадратичного детектора огибающей (последовательно соединенного детектора огибающей и квадратичного устройства). Если процесс скачкообразной перс- стройки частоты можно описать последовательностью ~н уз, ..., д„времена задержки фильтров подбираются таким образом, что при появлении искомой серии скачков часппы система дает выходной сигнал значительной мощности, который и указывает на детектирование нужной последовательности. Процесс синхронизации может выполняться довольно быстро, поскольку все возможные отклонения кода анализируются одновременно.
Следует отметить, что наличие на рис. 12.18 полосовых фильтров указывает, что частоты локального генератора ~н Уз, ..., Гн выбраны таким образом, чтобы их отклонение от ожидаемой частоты сигнала было равно определенной промежуточной частоте ()пгеппеб)аге Ггес)цепсу — 1Г). Та же система может быть реализована так, по частоты, полученные генератором приемника, будут выбираться без сдвига. Тогда на выходе смесителей будут образовываться низкочастотные сигналы.
В этом случае фильтры должны быть фильтрами нижних частот (1оьу-раза Гйег — ЬРР). В процессе смешивания обычно получается комплексный сигнал, состоящий из синфазного и квалратурного компонентов. ПРИНОГЫй сигнал с перестрой частоты выход Рис. 72. И Получение синкронизаиои деи системы слизи со скачкообразной пере- стройкой частоты Если в течение каждого процесса определения корреляции обрабатываются Х элементарных сигналов длительностью Т, каждый, максимальное время полного параллельного поиска можно записать в следующем виде: (Т ) =)Т,. (12.30) Среднюю длительность процесса синхронизации можно оценить с помощью параметра оерояткости детектирооонио Ро. Ро характеризует вероятносп правильного завершения процесса после обработки )ч элементарных сигналов. Если полученный результат неверен, будут обработаны последующие Х элементарных сигналов.
Следовательно, средняя длительность процесса детектирования может быть записана следующим образом [41: Тыч = И' Рр + 2ИГ Рр(1 — Рр) + ЗХТ, Рр(1 — Рр) + ... = "кТ, Рр (12.31) Поскольку число корреляторов или согласованных фильтров, необходимых для полного выполнения процесса параллельного детектирования, может быть чрезвычайно большим, указанный метод на практике, как правило, не применяется. Вместо схем, изображенных на рис.
12.17 и 12.18, может быть использован единичный коррелятор или согласованный фильтр, производящий лоследооателоный поиск до достижения синхронизации. Клк и следовало ожидать, компромисс межау методами параллельного и последовательного поиска — это компромисс между сложной технической реализацией с быстрой синхронизацией и простой технической реализацией с большим временем синхронизации (при равных скорости передачи данных и неопределенности).
12.5.1.2. Последовательный поиск Для синхронизации довольно часто используется единичный коррелятор или согласованный фильтр, использующие методы последовательного поиска нужной фазы (сигнал Е)о) или последовательности скачков частоты (сигнал ЕН). Последовательное повторение процедуры определения корреляции позволяет значительно снизить сложность, размер и стоимость системы.
На рис. 12.19 и 12.20 представлены основные конфигурации данной схемы в системе связи расширенного спектра мепхгом прямой последовательности (1)$) и скачкообразной перестройки частоты (ГН). При пошаговом последовательном получении синхронизации в системе 0$ устанавливается период синхронизации псевдослучайного локального кода и определяется корреляция данного кода с полученным псевдослучайным сигналом. В течение интервалов поиска )ьТ„где Х>> 1, выходной сигнал сравнивается с заданным пороговым значением. Если порог не достипьуг, выходной сигнал увеличивается на установленную часть (обычно 1/2) элементарного сигнала и проверка повторяется.
По достижении порогового значения считается, что псевдослучайный код синхронизирован; в результате увеличение фазы кода приемника прекращается, и система переходит к этапу сопровождения. Для системы ГН (рис. 12.20) генератор псевдослучайного кода управляет устройством скачкообразной перестройки частоты. Процесс получения синхронизации считается завершенным, когда последовательность скачков частоты локального сигнала совпадает со скачками частоты полученного сигнала Порог Приняты кодовый сигнал Схеме синхронизации Рис.
12.12 Процесс «осеедовательнога поиска дея системы, используюиьей метод прямой паследователыюсти Принятый сигнал с лереотр частоты катар те Схеме синхронизации Рис. 1220. Процесс последовательного поиска дле системы с перестройкой частоты т»с г ° Максимальное время последовательного поиска для системы ОЗ с шагом увеличения 1/2 элементарного сигнала равно (Т ) =т,кт~ (12.32) Здесь размер области неопределенности, в которой выполняется поиск, равен длительности 1с'„элементарных сигналов.
Среднее время получения синхронизации при 1 использовании последовательного поиска для системы ОБ при )т' »- будет слес 2 дующим (10): — (2- Ро)П+ КРьл) ыч с с о (12.33) где ХТ, — интервал поиска, Ро — вероятность правильного детектирования, Рг„— вероятность ложной тревоги. Определим время, необходимое для проверки правильности детектирования, равным КХТ„где К» 1. Таким образом, при ложной тревоге бу- 1 дет потеряно К) Т, секунд. При )У, »- и К«2Ф, дисперсия времени синхронизации будет равна следующему: г (! 1, 1) (чаг) = (21ЧсХТс) (1+ КР„д ) — + — —— ссп с с (12 (12.34) (12.35) Т, =пТ,.
саа 12.б.1.3. Последовательная оценка ! Схема использования еше одного метода поиска, быстрой синхронизации путем последовательной оценки (гар!б асцп!а!г!оп Ьу зецпепба! еа!шаг!оп — КОЕ), приводится на рис. 12.21. Впервые данный метол был использован Р.
Уордом (К. %агс!) (10). Изначально переключатель находится в положении "1". Система вводит свою лучшую оценку первых и элементов полученного сигнала в и разрядов генератора псевдослучайной последовательности. Заполненный регистр определяет начальное состояние генератора. Одним из свойств псевдослучайной последовательности является то, что каждое последующее состояние разрядов зависит только от предыдущего. Следовательно, если оценка первых и элементарных сигналов выполнена верно, все последующие сигналы генератора псевдослучайной последовательности будут правильными.
Когда анализ первой последовательности элементарных сигналов закончен, переключатель устанавливается в положение "2". Если начальное состояние регистра было определено верно, генератор приемника создает сигналы, идентичные принятым (при отсутствии шумов). Если выходной сигнал коррелятора после ).Т, превышает установленный пороговый уровень, считается, что синхронизация выполнена успешно. В противном случае переключатель возвращается в положение "Г', данные регистра обновляются и вся последовательность операций повторяется.
Как только система синхронизируется, полученная последовательность элементарных сигналов больше не оценивается. Определим минимальное время синхронизации„считая, что шумы отсутствуют. Первые и элементарных сигналов корректно загружены в регистр, поэтому можем записать следующее: Порог Принятый кодовый сигнал Рис 12.21. Быстрая гинкраназацил путем последовательной оценки Если скорость синхронизации является главным преимуществом системы КАБЕ, ее основной недостаток — высокая чувствительность к помехам и интерферируюшим сигналам. Причина такой чувствительности состоит в том, что процесс оценки включает позлементную демодуляцию по принципу жесткого решения, что не позволяет воспользоваться помехоустойчивыми свойствами псевдослучайного кода.
Более подробное описание систем последовательной оценки приводится в работе (4!. 12.5.2. Сопровождение По окончании этапа (грубой) синхронизации начинается этап сопровождения, или достижения идеальной синхронизации. Различают когерентные и некогерентные контуры сопровождения. Когерентным называется контур, где известны частота и фаза несущей волны, а контур сопровождения может работать с низкочастотным сигналом.
Если же частоту несущей точно определить невозможно (например, из-за доплеровского эффекта) — имеем некогерентный контур. Поскольку в большинстве случаев фаза и частота несущей априори не известны точно, для сопровождения полученного псевдослучайного кода используются именно некогерентные контуры. Кроме того, различают контуры постоянного сопровождения с задержкой и опережением (гц!1-1!ше еаг!у-1аге ггасЫпй 1оор), часто называемые контурами автоподстройки по задержке (йе!ау-1осйед )оор — !л) Е), и контуры сопровождения с задержкой и оперезкением с разделением времени (г!ше-з!гагей еаг1у!аге ггасИпй 1оор), часто именуемые контурами внесения искусственных флуктуаций (гап-й!гйег 1оор — ТОЕ).
Простой пример применения некогерентного контура ВЕЕ в системе расширения спектра методом прямой последовательности при использовании двоичной фазовой манипуляции (Ыпагу р!заве-зЬИ )геу!пй — ВРЗК) "представлен на рис. 12.22. Несущая модулируется информационным сигналом к(г) М кодовым сигналом я(г) с использованием схемы ВРБК. Как и ранее, считаем, ьлто шумы и интерференция отсутствуют, поэтому можем записать следующее: г(г) = А Г2РкЯй(г) соз(говг + ф) . (12.36) г(г) = лГРкЯяЯ к сов (оог в Ф) сужающий коррвлнтор Рис. 12.22. Исполиовгооы коннора ВЫ для сояровохсдвния сигналов снсгнеыы )ЗЮ/Ю (12.37) Оператор Е[ ) обозначает мангемангическое ожидание, а Юг(х) — это автокорреляционная функция псевдослучайного сигнала, как показано на рис. 12.8.
Сигнал обратной связи У(т) представлен на рис. 12.23. Если т больше нуля, У(т) указывает генератору, управляемому напряжением, (ГУН) увеличить частоту, что приводит к уменьшению с. Если значение т отрицательно, частота ГУН уменьшается, в результате т возрастает. Если т — это достаточно малая величина, 8(г)8(г+ г) = 1, что дает в итоге суженный сигнал с(г). Впоследствии с(г) подается на вход обычного демодулятора данных. Подробное описание использования контуров РЬЬ приводится в работах [4, 12-14[. Недостатком контура РЬЬ является то, что цепи опережения и запаздывания должны быть точно синхронизированы, иначе у(т) будет сдвинут по фазе и, соответственно, его значение будет ненулевым при нулевой ошибке. Данная проблема решается с помощью контура с разделением времени.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
