Шебшаевич В.С. Сетевые спутниковые радионавигационные системы (2-е изд., 1993) (1151869), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Обеспечивается неперекрывающимися между собой во времени импульсами, прн этом форма сигналов от различных НИСЗ и их спектры могут полностью совпадать. Излучению каждого НИСЗ при временном разделении отводится определенное временное окно, отделяющееся от предыдущего защитным интервалом (6.1) Т, = Ь1, + б(, + М„„+ бь, обусловленным разницей во времени распространения радиосигналов б!р от НИСЗ до наиболее удаленного и до ближайшего П, погрешностью синхронизации ЛГ, излучений НИСЗ в системе и изменением времени прохождения радиосигналов от НИСЗ до П вследствие движения П б1,«и НИСЗ бГ„, (за цикл излучения всех НИСЗ Т,). Цикл излучения всех и, НИСЗ системы Т, при временном разделении излучений составляет Т = »(Т„+Т,), (6.2) где ҄— длительность излучения каждого НИСЗ.
Значение Тх (6.2) определяет минимальный дискрет местоопределения и при Т. 1 с для ССРНС типа «Навстар» (л«=24) будет достаточно большим (Тх ) 24 с), что неприемлемо для высокоточных определений местоположения скоростных (маневренных) П. Его можно снизить, если сигнал от каждого НИСЗ передавать несколькими более короткими импульсами длительности т. в определенной очередности, со своими защитными интерваламн, однако число введенных защитных интервалов увеличится н Т„(т„ раз, что нерационально. Частотная селекция. Ортогональпость сигналов различных НИСЗ достигается за счет разнесении их частот.
Сигналы нссх НИСЗ могут передаваться одновременно и иметь одинаковую временную структуру. Прием таких сигналов па определяющемся объекте требует в общем случае й!-канальной аппаратуры. Полоса частот П„, необходимая для всей системы при частотном разделении, отсчитываемая любым из способов (по уровню вз половинной мощности — х = 0,5, по первому нулю спектра — х= О, по уровню а, о' энергии [)8], например с»=99 ош х=99 и т. д.): П.,= П,1+(и» вЂ” !)Л/~+(л»+ !)Р„ (6.3) где τ— полоса частот сигнала каждого НИСЗ, отсчитываемая любым из указанных способов; Л/, — частотный разнос между двумя соседними сигналами от разных НИСЗ, определяемый допустимой степенью перекрытия спектров; за Л/~ может быть принята полоса при х=О для сигнала от одного НИСЗ; Е.— защитный частотный интервал, равный сумме частотной нестабильности генераторов различных НИСЗ и частотной неопределенности, вызванной эффектом Доплера.
Для высокоточных СРНС, в которых используются ШПС, суммарная полоса П, оказывается значительно больше значений, рекомендованных Регламентом радиосвязи [)06]. Структурная селекция. При таком способе разделения излучений все сигналы передаются одновременно в одной полосе частот, а для разделения сигналов при приеме используются особенности их структуры, например различия кодов, поэтому данный способ называют также кодовым разделением. Для его реализации необходимо создать ансамбль сигналов, обладающих адресными признаками. При кодовом разделении обычно используются квазиортогональные ШПС, следовательно, этому методу принципиально присущи взаимные помехи между адресами, обусловленные неидеальностью функций взаимной корреляции (ФВК) и называемые шумами неортогональности [9(], междуканальными или внутри- системными помехами [!09]. Для уменьшения шумов неортогональности необходимо выбирать ансамбль сигналов с хорошими взаимокорреляционнымн свойствами, Некоторые из способов построения таких ансамблей сигналов описываются в $6.2.
Взаимокорреляцнонные свойства ансамбля сигналов характеризуются максимальным выбросом ФВК гпахи» и распределением боковых выбросов и«, 'нормированных к корню квадратному нз числа элементов кода ~/У,. Если сигнал от каждого НИСЗ представляет собой непрерывное излучение с манипуляцией фазы по закону периодической последовательности и для передачи двоичной информации используется целое число периодов основной или негативной последователыюсти (сигнал С/Л в системс «Напстар» [!48] ), то взаимокорреляционные свойства ансамбля сигналов от разных НИСЗ могут быть охарактеризованы [69, 9 ! ] периодической функцией взаимной корреляции (ПФВК) и меандроинвертированной взаимокорреляционной функцией (МИФВК). При корреляционной обработке навигационного сигнала описанной выше структуры на определяющемся объекте взаимные помехи можно рассматривать в каждый момент времени как 94 результат сложения и,— 1 независимых случайных векторов, амплитуды которых подчинены распределению амплитуд выбросов ФВК (ПФВК и МИФВК), а фазы равновероятны в интервале [О; 2п[ [81[.
Последнее условие выполняется в силу случайности расстояний от НИСЗ до определяющегося объекта. При п„)10 (или при больших базах сигнала) такая сумма формирует гауссовскую случайную величину с нулевым средним н дисперсией (мощностью) Р„,„„=(л„— 1) — Р~ и 0,5У„ В(и ) (6.4) М, где р — коэффициент передачи мощности со входа приемника; Р~ — мощность одного мешающего сигнала на входе приемника; 0(и~)йГ, Ы' — дисперсия распределения нормированных выбросов ПФВК (АФВК или МИФВК).
Коэффициент 0,5 учитывает случайность фазы опорного сигнала по отношению к фазам мешающих сигналов [69). Для М-последовательностей дисперсии выбросов функций ПФВК и МИФВК одинаковы [91] и равны 0(и~)/М,=!. В этом случае мощность помех Р„, „=0,5(п„— 1)рР~У,. (6.5) Отношение снгнал-шум по междуканальным помехам на выходе коррелятора в соответствии с (6.5) равно Р,7' Р„= 7т',/0,5(п„— 1), значение его, приведенное к входу коррелятора, Р,7'Р„=(0,5л„) что при л„=3...23 составляет 0,67...0,087.
Таким образом, кодовое разделение излучений НИСЗ пассивной СРНС возможно, но ему присущи междуканальные помехи, которые должны учитываться при расчете показателей радиолинии НИСЗ вЂ” П. К достоинствам кодового разделения излучений на основе ШПС можно отнести малую чувствительность к узкополосным помехам и помехам из-за многолучевого распространения. Кодовое разделение излучений НИСЗ на основе ШПС предполагало закрепление за каждым НИСЗ своего определенного кода.
Однако возможны и другие варианты структурного разделения излучений при использовании ШПС: квазичастотное (ансамбль раздслнемых сигналов образустсн чпстичными сдвигами по частоте) или квазиврсмснное (ансамбль разделяемых сигналов образуется частичными сдвигами по времени). В обоих случаях код разделяемых сигналоа одинаков, а возможность разделения основывается на свойствах двумерной периодической функции корреляции — ДПФВК. При разносе частот разделяемых ШПС, большем (У,т,) ', где т, — длина элементарного символа кода, а также при сдвиге во времени разделяемых ШПС, большем т„сигналы можно считать квазиортогональными 6.З.
ВЕРОЯТНОСТНОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ СИГНАЛОВ СПУТНИКОВ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ШПС В ССРНС При вероятностном разделении иа всех НИСЗ устанавливается единый дальномерный код и одинаковая несущая частота. Смещенные случайным образом внутри ' некоторого интервала по частоте и времени сигналы от азличиых НИСЗ системы могут быть разделены в приемном ' устройстве а результате операпни сжатия ШПС н последующей частотной селекции сжатых сигналов узкополосным фильтром, если не найдется ни одной рй пары среди принимаемых сигналов, для которой одновременно выполняются слелующнс двз условии; разности времен прикола сипппищ НИСЗ пв П *б отличаются менее чем иа длительность элементарного символа дальномерного кода ти разности доплероаских смещений частоты Ь(м отличаютсн менее чем иа полосу фильтра бй г 1бг,~ст„ "г=( 1а),',«61.
(6.6) Вероятность Р1 выполнения условия (6.6) для любой из й) возможных яар приходящих сигналов характеризует однократное неразделеине сигналов 96 (91(. Следовательно, для кваэичастотного разделения излучений различных ИСЗ значение частотного разноса Ьгг„должно быть гзйкч)~Рк+1УУктк (что с)гшественно меньше б~!), а суммарная полоса частот для всех ИСЗ системы в соответствии с (6.3) П =П 1+2Р.+(по — 1)б~~кч. Такой способ разделения применен в системе «Глонасс» (см. $4.4).
Временной сдвиг излучений различных спутников относительно друг друга при квазивременном способе уплотнения М„,= Т,+ Т, и практически определяется защитным интервалом, рассчитываемым по (6.1). Таким образом, применение ШПС в принципе позволяет организовать кваэивременное разделение непрерывных сигналов от каждого спутника и тем самым практически исключить (при многоканальном приеме) дискретность местопределений, присущую временному разделению излучений. В описанных структурных способах разделения излучений прн использовании ШПС, единого для всех НИСЗ системы, предполагалось принудительное введение частотных или временнйх частичных сдвигов в излучения различных НИСЗ в передающих устройствах. Однако возможен и способ квазнвременного (квазичастотного) разделения беэ введения специального сдвига в излучения различных НИСЗ, основанный на случайном расположении спутников — излучателей радионавигационных сигналов относительно П.
В этом случае разделение характеризуется определенной вероятностью и называется «вероятностным». ; м Р,-Р(Л,()л,...иА„) = Р~ () Д, ! (62) При л.кратном неразделеиин сигналов Р, условие (6.6) должно выполняться для каких. либо л пар приходящих сигналов. Величины и «'и !0 «! (6.6) Величины а и Ь вЂ”, вероятности выполнения соответственно первого н второго неравенств в (6.6) — определяются следующим образом: а = Р()Л!>~ (т,) = 2т,Т ', Ь Р(~ЛУ,~<Л() =Лд;«,„ (6.10) где Т Т,„— Тмь,. Прн независимых Л11 н Л(ь 1«н(1, 2, .„. М), веронтиость того, что В, в реализации из М пар приходнщнк сигналов произойдет т, раз, есть Р((,й,!.гл) С!м«а Р~(В ) Р (В )! Р(В«( Р (В«), где См' ' — числа перестановок нз М элементов, среди которых 1 1,з,д«« первого вида, й элементов второго вида, !третьего и и четвертого, (6.1!) элементов Сь..
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
