Яценков В.С. Основы спутниковой радионавигации (2003) (1151870), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Такие сигналы принято называть шумоподобными (ШПС) или сложными (в отличие от простых с В = 1). В СНС шумоподобные сигналы получают путем дополнительной модуляции радиосигнала. Принято различать следующие разновидности ШПС: ° частотно-модулированные; е многочастотные; ° фазоманипулированные; . дискретные частотные, или частотно-манипулированные; ° дискретные составные частотные. Глава 2 В современных СНС применяются фазоманипулированные сигналы. Для получения фазоманипулированного ШПС исходный импульс длительностью тз разбивается на И элементов с длительностью т~ — — тзlИ.
При этом база сигнала вычисляется, как В = тз I т~ — - И. Эквивалентная ширина спектра полученного ШПС в В раз больше, чем у исходного сигнала: Мц 1Иц Из 1/тз т~ (2.30) 2.9.2. Фазоманипулированные сигналы Фазоманипулированный сигнал представляет собой последовательность радиоимпульсов, начальные фазы которых имеют дискретные значения, чередующиеся по определенному закону. Как правило, фазоманипулированный сигнал состоит из И импульсов со значениями начальных фаз 0 и к. Комплексная огибающая (2.24) такого сигнала представляет собой последовательность положительных и отрицательных прямоугольных импульсов. Между сигна- 80 Фазоманипулированный сигнал стандартной точности в СНС ГЛОНАСС имеет параметры тз — — 20 мс, т~ = 2 мкс, В = 10 . Сигнал стандартной точности 6РЯ имеет параметры: тз = 20 мс, т~ = 1 мкс, В=210 . Системы с ШПС имеют высокую помехоустойчивость, так как из (2.20) следует, что помехоустойчивость определяется значением базы сигнала.
В практическом приложении это означает, что шумоподобные сигналы имеют спектр, ширина которого намного превышает ширину спектра большинства встречающихся помех естественного и искусственного происхождения. Благодаря тому, что шумоподобные сигналы имеют низкую спектральную плотность, в В раз меньшую, чем у узкополосного сигнала (энергия ШПС распределена по широкой полосе частот), им присуща повышенная скрытность и защищенность от постановки преднамеренной помехи. Во многих случаях ШПС с заранее не известными параметрами незаметен стороннему наблюдателю на фоне естественных шумов эфира. Системам с ШПС присуща высокая разрешающая способность, объясняемая наличием узких пиков корреляционной функции по осям т и ~».
Ширина пиков обратно пропорциональна эквивалентной ширине спектра и длительности элемента сигнала. Общие принципы функционирования спутниковых НС лом и его комплексной огибающей существует однозначная связь, поэтому комплексные огибающие часто называют фазоманипулированными сигналами.
Пусть иь(~) — прямоугольный импульс с единичной амплитудой и длительностью тм Оз — амплитуда сигнала, тогда для комплексной огибающей запишем: УЯ = ЯакОзиД~ — (К вЂ” 1)т~1, (2.31) К=1 Начальная фаза сигнала ... О я 1 -1 О 1 аь" Щ ......... Спектр фазоманипулированного сигнала определяется спектрами прямоугольного импульса и0($) и кодовой последовательности А. Искомый спектр можно представить в виде б(со) = Овб0(ь)Н(о), (2.32) где Н(га) = ,) ак ехр(-~(К -1)тн) — спектр кодовой последовательноК=1 сти А; в~п(ожн/2) б0(ь) = тн ехр( — ютн/2) — спектр прямоугольного огн/2 импульса. Выражение (2.32) имеет большое практическое значение, так как позволяет сначала отдельно найти спектры б0(го) и Н(ш), а затем, путем перемножения — спектр фазоманипулированного сигнала.
81 где ак =И. Последовательность символов А = (а,а2...а„) называют кодовой последовательностью. Поскольку кодовая последовательность представляет собой чередование двух значений, для формирования кодовой последовательности целесообразно использовать принятые в цифровой технике символы О и 1. Обозначим такую последовательность, как А, =(а,а2...ан). Начальные фазы фазоманипулированного сигнала и значения символов а~ и а~ связаны следующим соответствием: Глава 2 Спектр описывает свойства сигнала в частотной области. Свойства сигнала во временной области определяются корреляционной функцией 1 г р(т) = — ~ ~~~ Оза„ио(1-(К вЂ” 1)т„)~~» Оаа,„ио(1-(т — 1)т,„)сН = 2Е к=! т=! (2.33) где корреляционная функция видеоимпульса 1 г Рр(т) = ~ ио(Г (К 1)тн)ио(1 (т 1)т + т) .
И и (2.34) В случае прямоугольного видеоимпульса (2.35) При условии (2.35) в соотношении (2.33) должно выполняться неравенство т — (лт — К)тн < тн. (2.36) Следовательно, корреляционная функция фазоманипулирован- 82 Поскольку модулирующие элементы тн кодовой последовательности А представляют собой прямоугольные импульсы, то вычислять следует не всю корреляционную функцию (2.34), а ее значения при временных сдвигах на целое число дискретных значений ън.
Введем дискретный параметр ц = 1,2 ... и будем рассматривать значения корреляционной функции в моменты времени т = )пн. Неравенство (2-36) примет вид р — ~т — Ц < 1, которому удовлетворяют два целочисленных значения р = гп — К и р = л) — К+ 1. При первом значении ц получаем ро = 1, а при втором ро — — О, и корреляционная функция фазоманипулированного сигнала принимает вид Р(Р) = ~~~~~акак+)) ' 1 н-) (2.37) l =! Общие принципы функционирования спутниковых НС ного сигнала в точках т = ~пн определяется корреляционными свойствами кодовой последовательности А.
Вышесказанные рассуждения относятся к случаю, когда принимается один импульс фазоманипулированного сигнала, поэтому в подобных случаях принято говорить об апериодическом режиме работы. Если сигнал излучается периодически, с периодом, равным длительности первичного немодулированного сигнала тз = Йтм такой режим называют периодическим. Практически это означает, что высокочастотное колебание Озсов(шф излучается непрерывно, а его модуляция осуществляется периодической кодовой последовательностью с длиной периода Й и длительностью одиночного видеоимпульса тн. Корреляционная функция фазоманипулированного сигнала для периодического режима имеет вид 1 аЫ= — ,'~ а ах,.
К=1 (2.38) и отличается от (2.37) лишь числом слагаемых в сумме. Таким образом, в любом случае корреляционная функция фазоманипулированного сигнала определяется корреляционными свойствами кодовой последовательности. При проектировании СНС стоит задача выбора кодовой последовательности с нужными корреляционными свойствами. 2.9.3. М-последовательности 83 Дпя формирования кодовых последовательностей в СНС ГЛОНАСС и ЙР8 ЙАЧЯТАВ применяются и-разрядные сдвиговые регистры, представляющие собой и последовательно соединенных бистабильных ячеек памяти, состояние каждой из которых передается на следующий элемент под влиянием тактовых импульсов.
Чтобы после и импульсов регистр не "опустел", в схему вводят элемент обратной связи, выполняющий над содержимым ячеек определенную логическую операцию. Результат этой операции поступает на первый разряд регистра. Условная схема такого регистра приведена на рис. 2.11, где Ь;,. — состояние ьго разряда на у.том такте работы, ф~~,; Ьг;...Ь„~ — логическая функция в цепи обратной связи. Формирование кодовой последовательности начинается с некоторой стартовой последовательности ~Ьь Ьа ...Ь ~), которую записывают в регистр по команде инициализации. Эту операцию часто называют загрузкой регистра или инициализацией.
Затем, с каждым тактом, происходит сдвиг значений и логические операции над ними. Глава 2 Загрузка регистра Рис. 2.11. Схема и-разрядного сдвигового регистра Наиболее распространены и изучены регистры с линейной обратной связью, в которых функция 1(Ь~;, Ьг,;...Ь„„) представляет собой сложение по модулю 2 всех или некоторых выходов регистров.
Суммирование по модулю 2 принято обозначать символом Ю, а умножение по модулю 2 — 9. Для регистра с линейной обратной связью формирующая функция имеет вид 1(Ьу, Ьгг,--.Ьп3 = (с1 ® Ьи) ® (сг ® Ьг/) ® ... ® (сл З Ьл~) (2.39) где сь..с„- коэффициенты, имеющие значения О или 1.
Получаемую на выходе регистра последовательность принято называть рекуррентной линейной циклической кодовой последовательносгпью. Эта последовательность всегда периодична, ее период ~. < 2". В случае линейной схемы наибольший период 1 = 2" — 1. Последовательность, имеющую такой период, называют последовательностью максимальной длины, или М-последовательностью.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
