Куприянов А.И., Сахаров А.В. Радиоэлектронные системы в информационном конфликте (2003) (1186258), страница 52
Текст из файла (страница 52)
Предельный коэффициент сжатия по времени и по частоте один и тот же. Он равен базе сигнала и достигается в оптимальном, идеально согласованным с сигналом, приемнике. Физически сжатие достигается за счет суммирования всех спектральных составляюших сигнала с компенсацией различий их фазовых набегов, т.е. за счет когерентного накопления. При таком суммировании сложный сигнал упрошается, преврашаясь в простой с базой, близкой к единице.
С базой сигнала, определяющей большинство его свойств, связаны и другие количественные характеристики — сигнальная функция и функция неопределенности, размер ансамбля сигналов, взаимокорреляционные свойства «ансамбля» сигналов при заданной базе, алгоритмы и схемы формирования сигналов. 342 Глава 14.
Ралиоисзамстиость широкополосных сигналов ции при малых индексах л1,ч« 1 [!О]. Иначе говоря, индекс частотной модуляции лг„и = — ' может служить мерой расширения полосы при У; ' вих формировании широкополосного сигнала за счет расширения полосы: ду; В = — ' = 2(тхч.; 1). 2 Широкополосные сигналы с ЧМ находят применение прежде всего в радиолокационных системах. Из множества возможных законов изменения частоты внутри импульсов радиолокационного сигнала преимущественно используют линейную частотную модуляцию (ЛЧМ).
При этом база сигнала, равная произведению девиации частоты внутри импульса на длительность этого импульса, может достигать сотен и тысяч. Ограничения на величину базы в основном технические, накладывасмые возможностями построения устройств согласованной обработки ЛЧМ сигнала в приемниках устройствах РЛС. В системах связи применяют ЧМ, но с нс очень большими индексами и„, < 3...5.
В системах передачи данных с кодово-импульсной модуляцией на первой ступени используется, как правило, частотная манипуляция несущего колебания кодово-импульсным сигналом (КИМ-ЧМн). Эта разновидность модуляции также не обеспечивает значительного расширения полосы за счет ЧМ по сравнению с шириной спектра модулируюшей функции. Технически сигналы с ЧМ формируются синтезаторами частот, у которых частота выходного колебания однозначно определяется значением входного цифрового или аналогового сигнала.
Для получения СВЧ сигналов с частотной модуляцией по любому закону очень удобны лампы бегущей волны (ЛБВ) или обратной волны (ЛОВ) [6[, [23[. Частотные модуляторы на этих устройствах используют эффект зависимости частоты выходного колебания от напряжения на замедляющей системе. Такие генераторы способны обеспечивать формирование сигнала с очень большой базой при высокой выходной мощности, хорошем КПД и при высоком постоянстве уровня выходного сигнала во всем диапазоне перестройки частоты. 14.4. Распшренне спектра за счет бинарной фазовой модуляции В последнее время очень распространились способы формирования сигналов с большой базой на основе кодов (дискретных расширяющих функций), управляющих фазой сигнала (!4.17).
Цифровая техника позволяет формировать такие кодовые последовательности с большой точностью и стабильностью, что в сочетании с высокой стабильностью З4З 14.4. Расширение спектра за счет бинарной фазовой модуляции когерентной несушей повышает точность формирования зондирующего сигнала РЛС, а также информационных и опорных сигналов в радиосистемах связи и передачи данных.
Все это кроме обеспечения высокой скрытности создает дополнительные возможности как по улучшению характеристик РЭС и повышению точности измерения параметров сигналов, так и по удобству сопряжения радиолиний с цифровыми сигнальными процессорами. Двузначную (знакопеременную) последовательность (я), принимающую значения ф1, можно связать с числовой последовательностью (а): д„= 0,5(1 +яд); аг е (О; 1) язв ( — 1;!).
(14.20) Для фазовой манипуляции сигнала используются различные кодовые последовательности. Прежде всего — линейные рскуррснтные кодовые последовательности на основе кодов Баркера, последовательности Лежандра и Холла, М-последовательности, коды Голда, последовательности с периодом, равным произведению двух простых чисел (16].
Из линейных последовательностей наибольшее применение получили М-последовательности и последовательности Голда. Для генерирования линейных последовательностей использую~ регистры сдвига с линейными обратными связями. Последовательность символов (пя), вырабатываемая регистром сдвига, удовлетворяет рекуррентному правилу аг — — с, аы,н сз ад зя-..:г с ໠— — Г(а„н ... а„„), (14.21) где символы аы так же, как и коэффициенты сы принимают значения 0 или 1, а операции сложения и умножения производятся по модулю 2. Число ги называется памятью последовательности.
Соотношение (14.2!) — ни что иное, как рекуррентное правило. Из этого соотношения следует. что устройство, вырабатываюшее линейную двоичную послеловательность, должно в каждом такте времени запоминать а последних символов ая н а„п ..., а„, последовательности (ая), умножать их на весовые коэффициенты сн сн ... с„„задаваемые правилом кодирования, и суммировать по модулю 2 результаты умножения. Корреляционные и спектральные свойства линейных кодовых последовательностей изучены достаточно хорошо и подробно изложены в литературе. Последовательности обладают рядом замечательных свойств. Но они имеют и сушественный недостаток, заключаюшийся в низкой структурной скрытности.
Так, для раскрытия структуры 344 Глава 14. Ралионезамегность широкополосных сигналов (14. 22) Один из вариантов нелинейного рекуррентного уравнения, описываюшего работу генератора последовательности, имеет вид х, =Х-ах; Епх, (14,23) где ~! при х,,=х,,=х,ми — — О, и;.=~ '(О при остальных х, „ (14. 24) Другим вариантом формирования нелинейных последовательностей является использование генератора линейных рекуррентных последовательностей максимальной ллины регистра сдвига (ЛРПМ) с включением на выходе этого генератора нелинейных элементов.
Так, в алгоритме Ристенбатта используется генератор ЛРПМ, нелинейная логика (И, ИЛИ, НЕ) на выхоле которого охватывает все ячейки регистра слвига. Схема генератора Ристенбатта представлена на рис. 14.4. линейного кода средству радиоразведки (точнее, аналитику, исследуюшему результат радиоперехвата) достаточно безошибочно принять 2т слелуюших подряд элементов. Если средство радиотехнической разведки не в состоянии точно восстановить 2гл символов, нужно принять более длинную реализацию сигнала и восстановить последовательность, используя избыточность. Но когда последовательность восстановлена, приемное устройство средства разведки, в принципе, может сворачивать широкополосный сигнал точно так же, как это делает собственный абонентский приемник подавляемой РЭС.
Очевидно, при этом сводятся на нет все преимушества по высокой помехозашишенности и скрытности сигнала с расширением спектра. Более высокую структурную скрытность имеют нелинейные последовательности, воспроизведение структуры которых невозможно в линейных генераторах. Различают два варианта формирования нелинейных кодовых последовательностей. В соответствии с первым вариантом используются регистры сдвига, содержашие нелинейные элементы в цепях обратных связей. Период таких последовательностей равен 2", а комбинация из и нулей является разрешенной. Количество последовательностей с периодом 2" равно !4.4.
Расширение спектра за счет бинарной фазовой модуляции 345 од Рис. 14.4. Генератор Ристенбапнпа Рис. 14.6. Генератор Грота Рис. 14.5. Генератор Джеффа Принцип формирования нелинейных последовательностей путем комбинирования символов с выходов нескольких генераторов ЛРПМ реализуется в генераторе Джеффа (рис. )4.5). Метод Грота усложняет алгоритм Джеффа комбинированием его с алгоритмом Ристенбатта рис. !4.б.
В соответствии с этим алгоритмом количество и, умножителей и объем памяти для и ЛРПМ связаны соотношением и и, =- —. С учетом циклических 2 сдвигов генератор позволяет по- 2" лучить — псевдослучайных пос- Ю ледовательностей (ПСП) с периоодом 1у". Недостатком нелинейных последовательностей является увеличение разбаланса между числом единиц и нулей. Это приводит к ухудшению корре- 346 Глава !4. Радпонезаметпость широкополосных сигналов ляционных свойств последовательностей.
Для устранения указанного недостатка склалывают символы нелинейной последовательности с символами исхолной ПСП, а также применяют сверточное кодирование нелинейных ПСП. Особенность формирования каскалных колов состоит в том, что выходной сигнал предылушего каскада управляет тактированием последующего каскада. На рис. 14.7 прелставлены два варианта схем формирования таких ПСП.
В варианте рис.!4.7, и на основе ПСП, а в варианте рис. !4.7, б на основе кодов Голда. Разумеется, здесь перечислены далеко не все, а лишь наиболее распространенные алгоритмы и схемы формирования нелинейных ПСП. Кроме них встречаются ПСП, формируемые на основе ортогональных многочленов Холла, Якоби, Лежандра, Чебышева, Пэли — Плоткина и т.д. Нелинейные кодовые последовательности, формируемые регистром сдвига с нелинейными обратными связями, открыты Гудом. Нелинейные рекуррентные последовательности с периодом 2т получили название полных кодовых колец !16]. ол а) од Рас. 14. 7.
Формирователи каскадных кодов Полные кодовые кольца замечательны тем, что на их основе можно сформировать ансамбли биортогональных последовательностей, применяемых при многопозиционном кодировании информации, ансамбли ортогональных сигналов лля синхронных систем связи с кодовым разделением каналов, а также имеют много других полезных применений. В настоящее время известны несколько типов биортогональных последовательностей, в основу которых гюложены послеловательности из матриц Адамара и специальные вилоизменяюшие пос- 347 14.4. Расширение спектра за счет бинарной фазовой модуляции ледовательности, обеспечивающие оптимизацию форм авто- и взаимокорреляционных функций. Однако объемы ансамблей этих последовательностей ограничены, в отличие от ансамблей биортогоиальиых последовательиостей, которые можно получить на основе полных кодовых колец.
Можно утверждать, что объемы ансамблей последовательностей на основе полных кодовых колец достаточно велики для удовлетворения любых практических потребностей. Нелинейные последовательности на основе полных кодовых колец формируются на выходах регистра сдвига с нелинейными обратными связями. Для примера иа рис 14.8 изображена схема такого генератора, использующего четырехразрядиый сдвиговый регистр. На практике, разумеется, используются более длинные регистры. Линейная обратная связь обеспечивается сложением по модулю 2 выходов разрядов третьего и четвергого регистра сдвига, формирующего М-последователиость.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
