Исследование систем передачи цифровой информации повышенной помехозащищенности с использованием одночастотных псевдослучайных сигналов
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
?стями низкочастотных сигналов. В передатчике эти сигналы преобразуются в высокочастотные сигналы. Таким образом, высокочастотные сигналы частотных кодов являются результатом по крайней мере трех ступеней модуляции. В современных радиолиниях передачи информации используют сигналы вида КИМ-ЧМн-АМ, то есть сигналы, полученные с помощью последовательного применения кодоимпульсной модуляции, частотной манипуляции и амплитудной модуляции, КИМ-ЧМн-ЧМн и КИМ-ЧМн-ФМн (последняя ступень - фазовая манипуляция). На рисунке 11 представлены временные диаграммы сигналов, полученных с помощью многоступенчатой модуляции. Использование второй (промежуточной) ступени модуляции поднесущей частоты позволяет упростить реализацию многоканального приемника и уменьшить полосу пропускания канала связи. Выделение символов канала в этом случае производится на низкой частоте с помощью относительно простых и дешевых низкочастотных фильтров.
Рисунок 11
Сигнал, соответствующий одному символу канала связи, называется информационной посылкой. При двоичном кодировании информационной посылке соответствует двоичный символ. Сигналы характеризуются базой
, (1.25)
где - длительность информационной посылки;
- эффективная ширина спектра сигнала.
В зависимости от величины базы различают простые сигналы, для которых B ? 1, и сложные сигналы, для которых B >> 1.
С помощью рассмотренных выше импульсных кодов образуются простые сигналы. Для них выполняется равенство
. (1.26)
Каждый импульс сигналов, полученных с помощью БИК, ПИК, ВИК, ПВИК, является информационной посылкой. Для сигналов, полученных с помощью частотных кодов, каждая очередная посылка частоты является информационной. Эти сигналы могут быть и простыми и сложными.
В большинстве случаев сложные сигналы в радиолиниях передачи информации формируются как совокупность элементарных сигналов. При этом одна информационная посылка состоит из большого числа элементарных импульсов длительностью ??и. В большинстве случаев в качестве сложных сигналов используются широкополосные шумоподобные сигналы (ШШС), для которых
. (1.27)
В современных системах связи база сложных сигналов имеет значения от нескольких сот до нескольких тысяч. Преимуществами систем передачи информации с ШШС являются:
- высокая достоверность передачи информации в условиях многолучевого распространения сигналов;
- высокая помехоустойчивость к организованным помехам,
- высокие крипто- и имитостойкость;
- хорошая электромагнитная совместимость с другими системами, использующими тот же диапазон частот.
К сложным сигналам, используемым в перспективных радиолиниях передачи информации, предъявляется ряд требований.
Известно, что оптимальное различие двух или нескольких сигналов сводится к сравнению m корреляционных интегралов
, (1.30)
где . Для успешного распознавания сигнала Si (t) в смеси сигнала и шума yi (t), действующей на входе приемника, необходимо, чтобы значение автокорреляционной функции сигнала при нулевом сдвиге (?=0) намного превышало значения взаимно корреляционных функций этого сигнала с другими сигналами
. (1.31)
Условие (1.31) выполняется, если автокорреляционная функция содержит один значительный максимум, а взаимно корреляционные функции таких максимумов не имеют.
Такими свойствами обладают реализации нормального шума конечной длительности. Очевидно, и структура сложного сигнала должна быть такой, чтобы его свойства совпадали со свойствами отрезков шума. Отсюда название - шумоподобный.
Итак, первое требование состоит в том, что автокорреляционная функция сложного сигнала должна иметь только один значительный главный максимум и минимальные дополнительные максимумы (боковые лепестки).
Для эффективного использования мощности передатчика необходимо, чтобы пикфактор сложного сигнала был приблизительно равен единице, то есть
(1.32) или , (1.33)
Где Smax, Sэф - максимальное и эффективное значения сигнала соответственно;
, - максимальная (пиковая) и средняя мощности сигнала соответственно.
При соблюдении условий (1.32), (1.33) обеспечивается высокий КПД передатчика. Кроме того, поскольку величина пиковой мощности PПИК ограничена, то при невыполнении условий (1.32), (1.33) уменьшается средняя мощность сигнала, что приводит к уменьшению помехоустойчивости радиолинии.
Следует заметить, что отрезки шума обладают большим пикфактором, что делает невыгодным их использование в качестве сложных сигналов.
Таким образом, второе требование состоит в том, что сложный сигнал должен обладать пикфактором, приблизительно равным единице.
Для удовлетворения первым двум требованиям сложный сигнал должен иметь как можно более равномерный спектр.
Для реализации оптимальных способов приема приемник должен располагать "образцами" используемых сигналов.
Поэтому третье требование состоит в том, что сложные сигналы должны допускать возможность воспроизведения их "образцов" в приемнике.
Для осуществления оптимального приема необходимо также четкое знание временных границ информационной посылки - ее начала и конца, что обусловливает четвертое требование к используемым сигналам. Это требование состоит в том, что структура сложных сигналов должна обеспечивать возможность четкой и надежной синхронизации приемного устройства.