Перов А.И., Харисов В.Н. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования (4-е издание, 2010) (1151865), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Очевидно, что такой режим работы фазового детектора недопустим, так как с момента перехода на обратную работу последовательность символов д„; к = 1, 2 ... будет приниматься неправильно до тех пор, пока не произойдет следующий скачок фазы на +г. Одним из путей устранения явления обратной работы ФД на приемной стороне является отказ от классического вида противофазных ФМ-сигналов и переход к относительной фазовой манипуляции (ОФМ) — методу русского ученого Н.Т.
Петровича. Суть метода заключается в том, что отсчет фазы для каждого информационного символа 3~; к =1, 2 ... производится не относительно начальной (для данного сеанса приема) фазы, а относительно фазы предыдущей посылки. Пусть р — фаза у'-й посылки, а (о,, — фаза (у' — 1)-й посылки. Так как для противофазного ФМ сигнала Зк = = (О или л~), разность фаз между двумя соседними посылками может также принимать только два значения О, ~(о = )Р~ (а~-1 ~ = если (а =р если (о =у~, +к (5.41) 111 Из (5.41) видно, что если скачок фазы опорного сигнала произойдет в пределах (~' — 1)-й посылки, то соответствующий импульс на выходе ФД "раздробится" на две части с разной полярностью.
Можно показать 15.81, что в ре- .Глава 5 зультате такого эффекта возможен ошибочный прием двух соседних символов. Если скачок фазы произойдет точно на границе двух посылок, то неправильно будет принят лишь один символ. Таким образом, перескок фазы опорного сигнала на +»г при приеме ОФМ-сигнала приводит к появлению только локальных ошибок, а не к переходу на обратную работу в течение длительного времени, как это имеет место при приеме ФМ сигнала.
Относительную фазовую манипуляцию можно рассматривать как дополнительную перекодировку исходной последовательности двоичных символов 10 3» = ~ при /г = 1, 2, ... Действительно, пусть 3»; lг = 1, 2, ... — последовательность символов, полученная после перекодирования. Тогда в соответствии с принципом формирования ОФМ совпадение двух символов Я, и 3», означает передачу исходного символа 3 = О, а в противном случае, когда символы 3» и 3» ~ различны, — передачу символа 9» — — 1. Формально это можно за- писать в виде алгоритмов: (5.42) 3»-1 е3» =3» (5.43) Алгоритм (5.43) используется для перекодировки исходного потока 3»; 1г = 1, 2,. символов в поток 3»; 1г =1, 2, ..., соответствующий ОФМ, а алгоритм (5.26) — для обратного перехода от,9„; 11 = 1, 2, ...
к исходному потоку символов 3„; 7г = 1, 2, ... Оптимальный прием сигналов с ОФМ реализует устройство, приведенное на рис. 5.17, где УЗ вЂ” устройство задержки. Как следует из рисунка, приемное устройство состоит из двух частей: устройства оптимального приема противоположных сигналов (обведено штриховой линией) и устройства перекодировки последовательности 3»; 11 =1, 2, ... в исходную последовательность 3; к = 1, 2, ... Рис. 5.17. Схема оптимального приемника сигнала с ОФМ 112 Радиосигналы и навигационные сооби1ения в СРНС Наличие второго устройства, дополнительного к ФД, приводит к изменению (увеличению) вероятности ошибочного решения для всей схемы по сравнению с приемом ФМ-сигнала.
Энергетический проигрыш ОФМ-метода по сравнению с ФМ не превосходит! дБ. 5.62. Фазовая манипуляция радиосигнала Ь(1) = 3,„(~) Ф 3„, (1). Излучаемый НС радиосигнал описывается соотношением в(г) = Асов(во1+ ггЬ(г)+ сво) . (5.44) (5.45) Учитывая, что Ь(г) — поток символов 0 и 1, (5.45) можно записать в виде в(~) = АЬл„(г)Ье, (г)соз(вог л- ~оо) (5.46) где Ь „(г) — функция амплитудной модуляции дальномерным кодом; Ь„,(г) — функция амплитудной модуляции навигационным сообщением. Обе этих функции принимают значения +1 на длительностях г, дальномерного кода и г„, навигационного сообщения соответственно.
5.7. Синхронизация в приемнике сигналов СРНС Для приема сигналов с ОФМ, близкого к оптимальному, необходимо реализовать когерентный прием сигнала [5.13, 5.17), т. е. использовать фазовую 113 Сформированное тем или иным образом цифровое сообщение 3„,(г) должно быть передано с помощью излучаемого навигационным спутником радиосигнала. Как отмечалось в п. 5.3 в СРНС используются фазоманипулированные радиосигналы, в которых для расширения спектра (с целью обеспечения хорошей точности измерения задержки огибающей сигнала) используется манипуляция фазы сигнала на и бинарной кодовой последовательностью, которую называют дальномерным кодом. Обозначим эту последовательность 3„„(~). Два цифровых потока 3 „(1), 3„,(~) формируются на борту НС синхронно, т.е.
фронт каждого символа навигационного сообщения 3„, (~) совпадает с фронтом первого символа дальномерного кода 3 „(~) периодической последовательности А =(а,аз...а„...аг). Итоговая цифровая последовательность Ь(г), поступающая на модулятор гармонического сигнала, формируется в результате сложения по шоб 2 двух указанных последовательностей Глава 5 синхронизаиию, которая осуществляется путем использования системы слежения за фазой сигнала (ССФ). Более подробно вопросы построения ССФ рассмотрены в гл. 6. При демодуляции двоичных символов навигационного сообщения в приемнике необходимо выделить импульсы символьной (тактовой) частоты, определяющие границы принимаемых символов, т. е.
осуществить тактовую синхронизаг/ию. Ввиду случайного характера передаваемой информации спектр радиосигнала не содержит составляющей тактовой частоты. Поэтому информацию о тактовой частоте можно выделить только из сигнала, в котором модулирующие посылки меняют свое значение, т. е. при смене принимаемых символов от 0 к 1, и наоборот. Так как смена О и 1 имеет неравномерное распределение, то могут появиться длительные интервалы времени, когда отсутствует смена значений символов.
При этом время установления тактовой синхронизации (нахождение правильной фазы символьной частоты) может существенно возрастать. Для устранения этого явления можно использовать дополнительный синхрокод, который складывается по гпос1 2 с символами навигационных данных. В СРНС ГЛОНАСС в качестве такого кода используется бидвоичный (манчестерский) код с длительностью посылки г,„= г„, /2 (частота 100 бод).
Благодаря бидвоичному кодированию всегда осуществляется практически равномерное распределение переходов от 1 к О и наоборот, в том числе при передаче длинных массивов навигационных данных с преобладанием одинаковых символов. Это позволяет облегчить условия и уменьшить время установления тактовой синхронизации в приемнике. Кроме тактовой синхронизации в приемнике необходимо определить границы кодовых слов или некоторой совокупности (блоков) слов, т. е. осуществить уикловую синхронизацию ~5.81.
В СРНС ГЛОНАСС в качестве таких блоков приняты строки навигационного сообщения. Цикловую синхронизацию обеспечивают с помощью специальных синхросигналов, которые в аппаратуре ГЛОНАСС получили название «код метки времени». Сигналы навигационного сообщения, дальномерного кода, тактовой и цикловой синхронизации связаны по фазе между собой (синхронны).
Это достигается путем их формирования от одного синтезатора тактовой частоты. Литература 5.1. Перов А.И. Статистическая теория радиотехнических систем. — М.: Радиотехника, 2003. 5.2. Тихонов В.И., Харисов В.Н. Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и систем. — М.: Радио и связь, 1991. 5.3. Борисов В.А., Калмыков В В., Ковальчук Я.М. и др. Радиотехнические системы передачи информации. — М.: Радио и связь, 1990. 5.4.
Рак 5,331,329 (138), М. 19. 1994, 1пь С1.' 6018 5/02$ Н04В 15/00. 8агеПйе-аЫед Кайо 1Чач18а6оп1пд Ме1ог1 апд Кайо Хач18а11оп 8узгегп ТЬеге1ог. 114 Радиосигналы и навигационные сообщения в СРНС 5.5. Проксис Дж. Цифровая связь/Пер. с англ. под ред. Д.Д. Кловского. — М.: Радио и связь, 2000. 5.6. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами.
— М.: Радио и связь, 1985. 5.7. Шумоподобные сигналы в системах передачи информации/ Под ред. В.Б. Пестрякова. — М.: Сов. радио, 1973. 5.8. РогззеВ В. Кайопач18а11оп зузгепзз. — АггесЬ Нопзе, 2008. 5.9. Цифровые методы в космической связи/ Под ред. В.И. Шляпобергского. — М.: Связь, 1969. 5.10.
6оЫ В.. Ор1ипа1 Ь1пагу зес)пепсез Гог зргед зреспнп пш111р1ех1п8// 1ЕЕЕ ггапз. 1пГопп. ТЬеогу, чо1.13, 1967. 5.11. Ипатов В.П. Широкополосные системы и кодовое разделение сигналов. Принципы и приложения. — М.: Техносфера, 2007. 5.12. Ярлыков МС. Характеристики меандровых сигналов (ВОС-сигналов) в спутниковых радионавигационных системах нового поколения// Радиотехника, 2008, №2, с. 61 — 75. 5.13. 11пдегзгапйп8 ОРИ. Рг1пс1р1ез апд арр11сабопз/ Ей1ед Ьу Р. Кар1ап, СЗ.
Недаггу. 8есопд ейпоп. — Аг1есЬ Нопзе, 2006. 5.14. Вопе К., Акою.0.М, Вегге/зеп РХ., В/па~ег Р., Зепзеп Я.Н. А зойчаге-дейпед бР8 апд ба111ео гесе1чег/ А з1п81е-ангес)пенсу арргоасЬ. — В|г1йапзег Воз1оп, 2007. 5.15. Перов А.И., Болденков Е.Н. Сравнительный анализ характеристик приема сигналов спутниковых навигационных систем с модуляцией ВЕК(п) и ВОС(т,п)// Радиотехника, 2008, №7, с.
26 — 32. 5.16. Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь. — М.: Связь, 1979. 5.17. Тихонов В. И. Оптимальный прием сигналов. — М.: Радио и связь, 1983. Глава б Глава 6 МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ И ИЗВЛЕЧЕНИЯ НАВИГАЦИОННОЙ ИНФОРМАЦИИ В АППАРАТУРЕ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ 6.1. Общие сведения Навигационная аппаратура потребителей (НАП) предназначена для выполнения следующих основных функций: прием сигналов от навигационных спутников; выбор рабочего созвездия, т.
е. выбор тех находящихся в зоне радиовидимости навигационных спутников, сигналы которых будут использоваться для навигационно-временных определений; извлечение информации из навигационного сообщения, передаваемого в радиосигналах; определение век~т тора состояния потребителя П=~ху~ ~ 1; Р 1';~ . К современным СРНС предъявляются высокие требования по точности НВО. Это обусловливает необходимость рассмотрения методов оптимальной обработки сигналов и извлечения информации при построении НАП. Так как принимаемые от навигационных спутников сигналы 5 (~, Х(~)) (где ~' — номер НС; 1(г) — вектор параметров сигнала) являются случайными (кавзислучайными) процессами, а их прием осуществляется на фоне внутреннего шума приемника, задача определения вектора потребителя является статистической, и для ее решения необходимо использовать статистическую теорию приема и обработки сигналов 15.1, 5.2, 5.41.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
