استفاده از سیگنال های باند پهن

در حال حاضر، برای مبارزه با محو شدن انتخابی و چند مسیری (پژواک)، NPS سریال با نمادها همان فرکانسو NLS موازی با نمادها فرکانس متفاوت. تشکیل اولین NPN های ذکر شده با دستکاری فاز نماد به دست می آید پ-توالی M با ارزش دومین NLS مورد استفاده از سیگنال های ابتدایی تشکیل شده است که مجموعه ای از توابع متعامد را در یک بازه زمانی برابر با مدت زمان عنصر سیگنال τ (به عنوان مثال، نوسانات هارمونیک متعامد، چند جمله ای هرمیت و غیره) تشکیل می دهند.

از نظر فیزیکی، کارایی استفاده از NPS برای مبارزه با محو شدن را می توان به صورت زیر توضیح داد. اول، با توجه به این واقعیت که انرژی NPS در یک محدوده فرکانسی گسترده توزیع شده است، محو شدن نامرتبط در بخش های جداگانهطیف (محو شدن انتخابی) نمی تواند به طور قابل توجهی بر دریافت کل سیگنال به عنوان یک کل تأثیر بگذارد. در اینجا می توانیم قیاس خاصی با دریافت فرکانس-تنوع ترسیم کنیم. ثانیاً، انتخاب تنها یکی از پرتوهای ورودی در دستگاه گیرنده امکان پذیر است، زیرا NPS ها، همانطور که مشخص است، یک پیک مشخص از تابع همبستگی خودکار دارند (شکل 2.31). این بیشتر روش رادیکالخلاص شدن از تداخل بین پرتوهای ورودی، یعنی از محو شدن انتخابی و پدیده اکو، در صورتی قابل تحقق است که مدت زمان پالس ها در خروجی دستگاه گیرنده کمتر از حداقل زمان تأخیر متقابل پرتوها باشد.< ). این شرطآسان برای انجام دادن انتخاب درستپایگاه های SHPS. ثالثاً امکان دریافت جداگانه همه تیرها به طور منطقی از امکان انتخاب تنها یک تیر ناشی می شود.

شرط اضافیراه حل این مشکل علاوه بر موارد فوق (< ), является выполнение неравенства < т.е. حداکثر زمانتأخیر متقابل پرتوها باید کمتر از مدت زمان عنصر سیگنال باشد که با انتخاب منطقی نرخ انتقال سیگنال تضمین می شود. با انجام دریافت جداگانه پرتوها و افزودن بهینه آنها (پس از فازبندی مناسب)، نه تنها می‌توان از محو شدن انتخابی و پدیده اکو خلاص شد، بلکه قابلیت اطمینان دریافت در یک توان فرستنده معین را به میزان قابل توجهی افزایش داد یا کاهش داد. قدرت فرستنده برای یک قابلیت اطمینان معین

اصل ساختن یک سیستم پهنای بانددر شکل نشان داده شده است. 5.6. سیگنال باند باریک اولیه با عرض طیف وارد میکسر می شود، جایی که نوسانات با باند فرکانسی از یک ژنراتور سیگنال پهن باند (GSS) نیز تغذیه می شود. این امر باعث تشکیل NPS می شود که فرکانس حامل فرستنده (PRD) را تعدیل می کند. عرض طیف سیگنال ارسال شدهتوسط باند فرکانس تعیین می شود.

در سمت دریافت کنندهدر حال وقوع هستند تبدیل های معکوس. برای اینکه سیستم به درستی کار کند، مولدهای سیگنال باند پهن فرستنده و گیرنده باید یکسان باشند و باید به صورت همزمان و فاز کار کنند. مرحله لازم برای پردازش سیگنال دریافتی عبور آن از طریق همبسته یا از طریق فیلتر همسان (SF) است، همانطور که در شکل نشان داده شده است. 5.6. انتخاب حداکثر اصلی تابع همبستگی توسط یک دستگاه تصمیم گیری (RU) انجام می شود. در یک سیستم ارتباطی باینری، تصمیم می گیرد که سیگنال انفجار یا مکث را دریافت کند.

سیستم های ارتباطی پهن باند وسیله ای ریشه ای برای مبارزه با محو شدن هستند. آنها با حفظ ایمنی در برابر نویز نوسان، مبارزه مؤثری را در برابر نویز انباشته و ضربه ای افزودنی ارائه می دهند. در واقع، اگر در ورودی گیرنده یک سیگنال باند پهن با باند، NPS با توان آر استداخل توان متمرکز (مثلاً از یک ایستگاه رادیویی با باند باریک) و نویز نوسان با چگالی طیفی، سپس نسبت سیگنال به نویز در ورودی گیرنده برابر است با

(5.13)

با افزایش اثر تداخلی یک تداخل متمرکز سقوط می کند و تمایل دارد .

تداخل ایجاد شده توسط NLS در سیستم‌های باند باریک از نظر ماهیت مشابه نویز نوسان است و تأثیر آن‌ها با نسبتی که عرض طیف سیگنال باند باریک است، نسبت معکوس دارد. این امکان را مشخص می کند کار مشترکسیستم های ارتباط رادیویی پهن باند و باند باریک.

در نتیجه پردازش NLS در گیرنده، نسبت سیگنال به نویز در خروجی همبسته (فیلتر منطبق) بر اساس تئوری ایمنی بالقوه نویز متناسب با پایه سیگنال رشد می کند. که در:

بنابراین، افزایش که درداده شده , همچنین امکان انتقال اطلاعات در مورد وجود دارد که دریافت NSS ها را در صورتی که شکل آنها مشخص نباشد دشوار می کند و محرمانه بودن انرژی ارتباط را افزایش می دهد. سرانجام، سیستم های پهنای بانداتصالات انتقال چندپخشی اطلاعات را در باند فرکانسی باریکتر از زمان استفاده فراهم می کنند سیگنال های باند باریکو به همین تعداد خبرنگار.

روش جفت قطع شده

پشت سال های گذشتهتوجه فزاینده ای به سیستم های ارتباطی متناوب می شود که باعث افزایش صحت و سرعت متوسط ​​انتقال اطلاعات از طریق کانال های رادیویی می شود.

هنگام استفاده از پراکندگی تروپوسفر و یونوسفر امواج رادیویی برای ارتباط از راه دور در فواصل زمانی جداگانه، به دلیل شرایط انتشار نامناسب، هیچ روش دریافت سیگنالی بالاتر از سطح مورد نیاز برای دریافت عادی ارائه نمی دهد. مؤثرترین روش انتقال اطلاعات در چنین مواردی روش ارتباط ناپیوسته است. در یک سیستم ارتباطی ناپیوسته، اطلاعات تنها در بازه های زمانی که در طی آن دریافت قابل اعتماد سیگنال ها تضمین می شود، منتقل می شود.

این روش مبتنی بر استفاده از یک کانال ارتباطی معکوس است که تخمینی از شرایط انتشار امواج رادیویی ارائه می دهد. قبل از شروع جلسه ارتباط بعدی، یک سیگنال کاوشگر منتشر می شود و اطلاعات در انتهای فرستنده در یک دستگاه حافظه جمع می شود. زمانی که نسبت سیگنال به نویز در نقطه دریافت بالاتر از یک آستانه معین باشد کانال برگشتیک فرمان ویژه برای انتقال اطلاعات انباشته شده ارسال می شود که "شلیک" می کند، یعنی با سرعتی چند برابر بیشتر از سرعت انتقال در سیستم های پیوستهاتصالات هنگامی که سطح سیگنال کاهش می یابد، نقطه دریافت کننده انتقال اطلاعات را قطع می کند تیم ویژه، پس از آن سیگنال کاوشگر دوباره شروع به انتشار می کند و غیره.

پخش پیام های گسستهاز طریق AM، FM یا FM (OFM) معمولا انجام می شود سیگنال های ساده، که پایگاه v=2 TF (2.1) از چند واحد تجاوز نمی کند. چنین سیگنال هایی باریک باند هستند، زیرا پهنای باند سیگنال ارسالی است اف به ترتیب بزرگی برابر با عرض طیف سیگنال اصلی است (که در آن تی- مدت زمان یک سیگنال اولیه). در عین حال، در حال حاضر از سیستم هایی استفاده می شود که از سیگنال های باند پهن پیچیده استفاده می کنند از جانبپایه چند صد یا حتی هزاران و با عرض طیف اف>> fm. یکی از راه های گسترش طیف سیگنال ارسالی، اختصاص سیگنال اصلی است سیگنال پیچیده، شامل تعداد زیادی پسیگنال های ابتدایی با مدت زمان از آن زمان پایه سیگنال ارسالی v= 2 TF= n>>1. راه های دیگری نیز برای تولید سیگنال های باند پهن بر اساس کاربرد وجود دارد انواع خاصمدولاسیون مزایای اصلی سیگنال‌های باند پهن، که در سال‌های اخیر مورد توجه فزاینده‌ای قرار گرفته‌اند، این است که چنین سیگنال‌هایی به فرد اجازه می‌دهند تا به طور مؤثر با تأثیر تداخل چند مسیری و طیف متمرکز مقابله کنند. در کانال های چند مسیره که سیگنال حاصل در محل دریافت کننده مجموع سیگنال های مسیرهای منفرد (5.74) است، علاوه بر محو شدن کلی در اثر تداخل این مسیرها، تداخل بین نمادی نیز امکان پذیر است. این در این واقعیت نهفته است که به دلیل تأخیر زیاد پرتوها نسبت به یکدیگر، سیگنال های نمادهای همسایه همپوشانی دارند. اگر این نمادها متفاوت باشند و تاخیر با طول مدت سیگنال های مربوط به آنها یکسان باشد، در این صورت اعوجاج های قابل توجهی ممکن است که ایمنی نویز اتصال را کاهش دهد. اجازه دهید این را با استفاده از مثالی از یک سیستم باینری توضیح دهیم که دستگاه دریافت کننده آن از دو فیلتر همسان و یک مدار تصمیم گیری تشکیل شده است (شکل 5.7 را ببینید). به یاد بیاورید که ولتاژ خروجیفیلتر منطبق با توجه به سیگنال مفید دریافتی تابع همبستگی خودکار سیگنال است بنابراین مدت زمان سیگنال خروجی با بازه همبستگی سیگنال تعیین می شود که تقریباً برابر با سیگنال های باند باریک و مدت زمان خروجی است. ولتاژ به همان ترتیب طول مدت پیام اولیه است . روی انجیر به عنوان مثال، شکل 8.10.a پوشش های ولتاژ در خروجی فیلترهای منطبق را هنگام دریافت دنباله دودویی 1011 نشان می دهد، زمانی که سیگنال باریک باریک است و توسط سه پرتو تشکیل می شود. خطوط جامدولتاژهای مربوط به پرتو اول نشان داده شده است و خط نقطه چین ولتاژهای مربوط به دو پرتو دیگر را نشان می دهد. از شکل مشخص است که در لحظه شمارش حداکثر مقدارولتاژ پرتو اول در فیلتر مقابل، ولتاژ از تیرهای دیگر وجود دارد. همپوشانی سیگنال هایی وجود دارد که به طور همزمان از دو فیلتر به دستگاه تصمیم می آیند و احتمال خطا به شدت افزایش می یابد. این شرایط سرعت انتقال اطلاعات را محدود می کند، زیرا برای عملکرد عادیلازم است که مدت زمان عنصر پیام تیچند برابر بیشتر از حداکثر تاخیر پرتوها نسبت به یکدیگر

برنج. 8.10. پاسخ ها در خروجی فیلترهای همسان در سیستم دودویی: باند باریک چند مسیره (ولی)و پهنای باند (ب)سیگنال ها

تصویر متفاوتی در مورد سیگنال های باند پهن مشاهده می شود، زمانی که v>>1 و<<تی (شکل 8.106). سیگنال های خروجی در این مورد با هم همپوشانی ندارند اگر . < تی. این شرایط سخت گیری کمتری دارد و بنابراین می توان سرعت عمل را در مقایسه با سیستم های باند باریک به میزان قابل توجهی افزایش داد. جداسازی پرتوها در سیستم های باند پهن، تداخل بین آنها را از بین می برد، یعنی یکی از علل محو شدن سیگنال است. علاوه بر این، در اینجا می توان با استفاده از پردازش اضافی، تمام تیرهای جدا شده را اضافه کرد و بنابراین از چند مسیر برای بهبود ایمنی نویز استفاده کنید.

اجازه دهید عملکرد سیستم هایی با سیگنال های باند پهن را تحت تأثیر نویز افزایشی در نظر بگیریم. در نگاه اول، استفاده از سیگنال های باند پهن نامناسب به نظر می رسد، زیرا منجر به افزایش قدرت تداخل در باند سیگنال می شود و احتمال تداخل متقابل بین سیگنال های مجاور طیف را افزایش می دهد. با این حال، این کاملا درست نیست. با دریافت بهینه پیام های گسسته، مصونیت نویز در یک کانال با نویز گاوسی، همانطور که شناخته شده است، تنها با نسبت انرژی سیگنال به چگالی نویز طیفی تعیین می شود، یعنی به عرض طیف سیگنال بستگی ندارد. در نتیجه، مصونیت نویز سیستم های باند باریک و پهن باند با نویز نوسان یکسان است. اگر دریافت با استفاده از یک فیلتر منطبق با سیگنال باند پهن با طیف یکنواخت در باند انجام شود اف, سپس مطابق (4.35) بهره فیلتر ک(f) را می توان برابر با 1 در باند در نظر گرفت اف و بشمار ک(f)=0 در فرکانس های دیگر سپس، مطابق با (4.34)، نسبت قدرت سیگنال و نویز در خروجی فیلتر همسان

(8.16)

که با عبارت (4.3) منطبق است. بهره به دست آمده در این مورد با n بار به این دلیل است که در اینجا، درست مانند مورد انباشت همزمان (نگاه کنید به بند 4.2)، در نتیجه پردازش یک سیگنال پیچیده و نویز در یک فیلتر همسان، همه پ-سیگنال های اولیه با ولتاژ و تداخل - با قدرت اضافه می شوند.

هنگامی که در معرض تداخل متمرکز بر روی طیف قرار می گیرد، و چنین تداخلی هر سیگنال باند باریکی است که در باند قرار دارد. اف, تمام اجزای طیفی تداخل به خروجی فیلتر همسان منتقل می شود. بنابراین، به جای (8.16)، به جای Rshقدرت تداخل متمرکز Rp،ما گرفتیم

اگر طیف سیگنال شامل متر تداخل متمرکز مستقل، پس بدیهی است،

(8.17)

نتیجه این است که نسبت سیگنال به نویز، با مساوی بودن سایر موارد، با عرض طیف سیگنال نسبت مستقیم دارد. اف. بنابراین، سیگنال‌های باند پهن می‌توانند به طور موثرتری با تداخل متمرکز در طول طیف نسبت به سیگنال‌های باند باریک مقابله کنند. در اینجا البته باید در نظر داشت که اگر به دلیل افزایش در مترقدرت تداخل کل به نسبت افزایش می یابد اف, سپس گسترش طیف سیگنال افزایشی ایجاد نمی کند

مزایای سیستم های ارتباطی پهن باند در فرمول بندی کلی تر از مسئله تأثیرات متقابل بین سیگنال ها به وضوح آشکار می شود. در برخی موارد، به دلیل ازدحام بالای باندهای فرکانسی مورد استفاده، انتقال اطلاعات از طریق کانال های رادیویی مشکل است. در شرایط واقعی، لازم است نقض اجتناب ناپذیر تنظیم فرکانس های اختصاص داده شده برای هر سیگنال به دلایل مختلف در نظر گرفته شود. غالباً سیگنال‌هایی با طیف‌های متقابل هم‌پوشانی به طور همزمان ارسال می‌شوند. حالت محدود کننده وضعیتی است که اصلاً تنظیم فرکانس وجود ندارد. فرض کنید که در محدوده فرکانس به طور همزمان ارسال می شود پسیگنال های باند باریک، که هر کدام می توانند در هر نقطه ای از محدوده با احتمال یکسان قرار گیرند. تحت این شرایط، نسبت سیگنال به تداخل را برای انتقال سیگنال باند باریک یا پهنای باند اضافی محاسبه می کنیم. برای سادگی، همه را فرض خواهیم کرد پسیگنال های باند باریک قدرت یکسانی دارند RPو دارای باند فرکانسی یکسانی هستند

با طیف انرژی یکنواخت. اگر طیف سیگنال باند باریک دریافتی که پهنای باند آن نیز برابر است اف, کاملاً همپوشانی دارد ک سیگنال های تداخلی، سپس نسبت سیگنال به نویز در خروجی فیلتر مطابق با 1 (8.17) برابر خواهد بود:

با شرط، همه مقادیر ک علاوه بر این، درجه همپوشانی طیف سیگنال های مفید و مزاحم، و در نتیجه، قدرت تداخل، یک متغیر تصادفی پیوسته است. بنابراین، رابطه دارای یک کاراکتر تصادفی و در بازه است

(8.18)

برنج. 8.11. توزیع یکپارچه نسبت سیگنال به تداخل در سیستم های دارای سیگنال های باند پهن و باند باریک

توزیع انتگرال یعنی احتمالی که از مقدار معینی تجاوز نکرده است q با یک وابستگی مداوم توصیف می شود دربرنج. 8.11 نمودار تقریبی این تابع را برای (8.18) نشان می دهد.

اکنون نسبت را محاسبه می کنیم qش،, اگر تحت شرایط یکسان، یک سیگنال باند پهن به جای سیگنال باند باریک مفید مخابره شود. ما فرض می کنیم که طیف آن به طور یکنواخت کل محدوده را اشغال می کند، یعنی. اف = افدی. مطابق (8.17) در این مورد رابطه qw ثابت است

و توزیع انتگرال به طور ناگهانی در تغییر می کند. این طرح توزیع برای Rs=پپ همچنین در شکل نشان داده شده است. 8.11. از مقایسه توزیع ها و qw نتیجه می شود که احتمال مشخصی از مقادیر کمتر از qw0. از آنجایی که بخش عمده ای از خطاها در نسبت سیگنال به تداخل کم رخ می دهد، در شرایط یک بار باند بزرگ، زمانی که احتمال به اندازه کافی بزرگ است، انتقال اطلاعات توسط یک سیگنال باند باریک به طور متوسط ​​در مقایسه با انتقال توسط سیگنال باند پهن، ایمنی کمتری نسبت به نویز دارد. این سوال مطرح می شود: اگر همه ایستگاه ها اطلاعات را در سیگنال های باند پهن ارسال کنند چه اتفاقی می افتد؟ اجازه دهید در محدوده فرکانس افدی قرار گرفته اند nسیگنال های پهنای باند کاملاً همپوشانی دارند که هر کدام دارای یک پهنای طیف هستند اف= افدی و قدرت روپیهاگر تحت این شرایط، یک سیگنال مشابه دیگر مخابره شود، نسبت سیگنال به نویز در خروجی فیلتر مطابق با (8.16) برابر خواهد بود:

(8.19)

طیف انرژی سیگنال ها کجاست.

بنابراین، در اینجا توزیع انتگرال qw همچنین شکل پرش دارد که در شکل نشان داده شده است. 8.11. از این نتیجه می‌شود که تداخل متقابل هنگام استفاده از سیگنال‌های باند پهن در باندهای شلوغ کمتر از هنگام انتقال سیگنال‌های باند باریک است. جالب است بدانید که با وجود همپوشانی کامل طیف ها، انتخاب مناسب مدت زمان سیگنال تیهمیشه می توان به بیش از حد لازم از تداخل دست یافت (8.19).

سیگنال های باند پهن چگالی طیفی نسبتاً کمی دارند که در برخی موارد حتی می تواند از چگالی نویز کمتر باشد. این ویژگی امکان انتقال مخفی سیگنال های باند پهن و همچنین به حداقل رساندن اثر تداخلی آنها بر سیگنال های باند باریک را فراهم می کند.

ارسال کار خوب خود را در پایگاه دانش ساده است. از فرم زیر استفاده کنید

دانشجویان، دانشجویان تحصیلات تکمیلی، دانشمندان جوانی که از دانش پایه در تحصیل و کار خود استفاده می کنند از شما بسیار سپاسگزار خواهند بود.

نوشته شده در http://www.allbest.ru//

نوشته شده در http://www.allbest.ru//

معرفی

سیستم‌های ارتباطی با SHPS جایگاه ویژه‌ای در بین سیستم‌های ارتباطی مختلف دارند که با ویژگی‌های آنها توضیح داده می‌شود. اولاً، آنها در اثر تداخل قدرتمند، ایمنی بالای سر و صدای بالایی دارند. ثانیاً، آنها آدرس دهی کد شده تعداد زیادی از مشترکین و تفکیک کد آنها را هنگام کار در یک باند فرکانسی مشترک ارائه می دهند. ثالثاً، آنها سازگاری دریافت-اطلاعات را با قابلیت اطمینان بالا در اندازه گیری پارامترهای حرکت یک جسم با دقت و وضوح بالا فراهم می کنند. همه این ویژگی‌های سیستم‌های ارتباطی با NLS از دیرباز شناخته شده بودند، اما از آنجایی که قدرت تداخل نسبتاً کم بود و پایه عنصر اجازه نمی‌داد دستگاه‌های تشکیل و پردازش در ابعاد قابل قبولی پیاده‌سازی شوند، سیستم‌های ارتباطی با NLS این امکان را نداشتند. توسعه گسترده ای را برای مدت طولانی دریافت کنید. در حال حاضر، وضعیت به طور چشمگیری تغییر کرده است. توان تداخل در ورودی گیرنده می تواند چندین مرتبه از قدرت سیگنال مفید فراتر رود. برای اطمینان از ایمنی بالای نویز با چنین تداخلی، لازم است از NLS با پایه های فوق العاده بزرگ (ده ها تا صدها هزار) استفاده شود، مجموعه (سیستم) سیگنال باید از ده ها تا صدها میلیون NLS با پایه های فوق العاده بزرگ تشکیل شود. به نوبه خود، به دلیل توسعه سریع مدارهای مجتمع بسیار بزرگ (VLSI)، ریزپردازنده های تخصصی (SMP)، دستگاه های دارای امواج صوتی سطحی (SAW)، اجرای دستگاه هایی برای تشکیل و پردازش چنین سیگنال هایی در آینده نزدیک امکان پذیر می شود. دستگاه های با شارژ (CCD) همه این دلایل باعث دوره جدیدی از شکوفایی سیستم های ارتباطی با NLS شد که در نتیجه چنین سیستم هایی از نسل دوم پس از مدتی ظاهر می شوند.

هدف پیچیده این کمک آموزشی تقویت و افزایش دانش درس تئوری سخنرانی ها - "روش های دیجیتال پردازش سیگنال" است. این راهنما برای حمایت از دوره تئوری در نظر گرفته شده است تا دانش آموزان سیگنال های باند پهن و سیستم های ارتباطی را در عمل با استفاده از رایانه شخصی بیاموزند.

اهداف کمک آموزشی عبارتند از:

آشنایی با انواع اصلی SPS;

مطالعه روش های پردازش SPS;

مطالعه سیگنال‌های کلیدی تغییر فاز بر روی نمونه‌هایی از کد بارکر و توالی M.

بررسی خواص NLS با استفاده از یک برنامه کامپیوتری خاص

ماژول: "سیستم های ارتباطی پهن باند"

درک سیگنال های باند پهن

تعریف SPS استفاده از SHPS در سیستم های ارتباطی.

سیگنال‌های باند پهن (پیچیده، نویزمانند) (BSS) سیگنال‌هایی هستند که در آنها محصولات عرض طیف فعال F و مدت زمان T بسیار بیشتر از واحد هستند. این محصول را پایه سیگنال B. برای NPS می نامند

B = FT>> 1 (1)

سیگنال های باند پهن گاهی اوقات به عنوان سیگنال های ساده (به عنوان مثال مربع، مثلث و غیره) با B=1 به عنوان پیچیده شناخته می شوند. از آنجایی که طیف سیگنال های با مدت زمان محدود دارای طول نامحدودی است، روش ها و تکنیک های مختلفی برای تعیین عرض طیف استفاده می شود.

افزایش پایه در NPS با مدولاسیون (یا کلید زدن) اضافی در فرکانس یا فاز در زمان طول مدت سیگنال به دست می آید. در نتیجه، طیف سیگنال F (در حالی که مدت زمان T خود را حفظ می کند) به طور قابل توجهی گسترش می یابد. مدولاسیون دامنه درون سیگنال اضافی به ندرت استفاده می شود.

در سیستم های ارتباطی با NLS، عرض طیف سیگنال ساطع شده F همیشه بسیار بیشتر از عرض طیف پیام اطلاعاتی است.

BSS در سیستم های ارتباطی پهن باند (BSS) استفاده شده است زیرا:

به شما امکان می دهد به طور کامل از مزایای روش های پردازش سیگنال بهینه استفاده کنید.

ایجاد مصونیت بالای سر و صدای ارتباطی؛

به شما امکان می دهد با جداسازی پرتوها با انتشار چند مسیری امواج رادیویی با موفقیت مقابله کنید.

امکان عملکرد همزمان بسیاری از مشترکین در یک باند فرکانسی مشترک.

به شما امکان می دهد سیستم های ارتباطی را با افزایش محرمانه ایجاد کنید.

ارائه سازگاری الکترومغناطیسی (EMC) SHPSS با سیستم های ارتباطی و پخش رادیویی باند باریک، سیستم های پخش تلویزیونی.

استفاده بهتر از طیف فرکانس در یک منطقه محدود در مقایسه با سیستم های ارتباطی باند باریک.

مصونیت صوتی SHPSS.

با رابطه معروفی که نسبت سیگنال به نویز در خروجی گیرنده q2 را با نسبت سیگنال به نویز در ورودی گیرنده c2 مرتبط می کند تعیین می شود:

جایی که с2 = Рс/Рп (Рс، Рп - قدرت و تداخل NPS)؛

q2=2E/Np، E - انرژی NPS، Np - چگالی طیفی توان تداخل در باند NPS. بر این اساس، E \u003d PsT، یک Np \u003d Pp / F؛

ب - پایه ShPS.

نسبت سیگنال به نویز در خروجی q2 مشخصه های عملکرد دریافت NPS و نسبت سیگنال به نویز در ورودی c2 انرژی سیگنال و تداخل را تعیین می کند. مقدار q2 را می توان با توجه به نیازهای سیستم (10...30 dB) حتی اگر c2 به دست آورد<<1. Для этого достаточно выбрать ШПС с необходимой базой В, удовлетворяющей (2). Как видно из соотношения (2), прием ШПС согласованным фильтром или коррелятором сопровождается усилением сигнала (или подавлением помехи) в 2В раз. Именно поэтому величину

KShPS = q2/s2 (3)

بهره پردازش NPS یا به سادگی بهره پردازش نامیده می شود. از (2)، (3) چنین است که بهره پردازش KShPS = 2V. در NSSS، دریافت اطلاعات با نسبت سیگنال به نویز h2 = q2/2 مشخص می شود، یعنی.

روابط (2)، (4) در تئوری سیستم های ارتباطی با NLS اساسی هستند. آنها برای تداخل به شکل نویز سفید با چگالی طیفی توان یکنواخت در یک باند فرکانسی به دست می‌آیند که عرض آن برابر با عرض طیف NLS است. در عین حال، این روابط برای طیف گسترده ای از تداخل (باند باریک، ضربه ای، ساختاری) معتبر هستند که اهمیت اساسی آنها را تعیین می کند.

بنابراین، یکی از اهداف اصلی سیستم های ارتباطی با NLS اطمینان از دریافت قابل اعتماد اطلاعات تحت تأثیر تداخل قدرتمند است، زمانی که نسبت سیگنال به نویز در ورودی c2 گیرنده می تواند بسیار کمتر از یکپارچگی باشد. لازم به ذکر است که روابط فوق کاملاً برای تداخل در قالب یک فرآیند تصادفی گاوسی با چگالی طیفی توان یکنواخت (نویز "سفید") معتبر است.

انواع اصلی SHPS

تعداد زیادی از NLS های مختلف شناخته شده است که ویژگی های آنها در بسیاری از کتاب ها و مقالات مجلات منعکس شده است. SPS به انواع زیر تقسیم می شود:

سیگنال های مدوله شده فرکانس (FM)؛

سیگنال های چند فرکانس (MF)؛

سیگنال های کلیددار تغییر فاز (PM) (سیگنال هایی با مدولاسیون فاز کد - سیگنال های QPSK)؛

سیگنال های فرکانس گسسته (DF) (سیگنال هایی با مدولاسیون فرکانس کد شده - سیگنال های CFM، سیگنال های کلیددار تغییر فرکانس (FM)).

فرکانس مرکب گسسته (DSC) (سیگنال های مرکب با مدولاسیون فرکانس کد شده - سیگنال های SMCH).

سیگنال‌های مدوله‌شده فرکانس (FM) سیگنال‌های پیوسته‌ای هستند که فرکانس آن‌ها بر اساس قانون معین متفاوت است. شکل 1a یک سیگنال FM را نشان می دهد که فرکانس آن بر اساس قانون V شکل از f0-F / 2 تا f0 + F / 2 تغییر می کند، که در آن f0 فرکانس حامل مرکزی سیگنال است، F عرض طیف است که به نوبه خود برابر است. برابر با انحراف فرکانس F = ?fd. مدت زمان سیگنال T است.

شکل 1b صفحه فرکانس-زمان (f, t) را نشان می دهد که در آن هچ تقریباً توزیع انرژی سیگنال FM را در فرکانس و زمان نشان می دهد. پایه سیگنال FM طبق تعریف (1) برابر است با:

B = FT=?fdT (5)

نوشته شده در http://www.allbest.ru//

نوشته شده در http://www.allbest.ru//

شکل 1 - سیگنال مدوله شده با فرکانس و صفحه زمان-فرکانس

سیگنال‌های مدوله‌شده با فرکانس کاربرد گسترده‌ای در سیستم‌های رادار پیدا کرده‌اند، زیرا برای یک سیگنال FM خاص، می‌توان یک فیلتر منطبق بر روی دستگاه‌های دارای امواج صوتی سطحی (SAW) ایجاد کرد. در سیستم های ارتباطی وجود سیگنال های زیادی ضروری است. در این حالت، نیاز به تغییر سریع سیگنال ها و سوئیچینگ تجهیزات تشکیل و پردازش منجر به این واقعیت می شود که قانون تغییر فرکانس گسسته می شود. در این حالت سیگنال های FM به سیگنال های HF منتقل می شوند.

سیگنال های چند فرکانس (MF) (شکل 2a) مجموع هارمونیک های N u(t) ... uN(t) هستند که دامنه ها و فازهای آن مطابق با قوانین تشکیل سیگنال تعیین می شود. در صفحه زمان-فرکانس (شکل 2b)، هچینگ توزیع انرژی یک عنصر (هارمونیک) سیگنال MF را در فرکانس fk برجسته می کند. همه عناصر (همه هارمونیک ها) مربع انتخاب شده را با اضلاع F و T کاملاً همپوشانی می کنند. پایه سیگنال B برابر با مساحت مربع است. عرض طیف عنصر F0?1/T. بنابراین، پایه سیگنال MF

یعنی با تعداد هارمونیک ها منطبق است. سیگنال های MF پیوسته هستند و تطبیق روش های فناوری دیجیتال برای شکل گیری و پردازش آنها دشوار است. علاوه بر این معایب، موارد زیر را نیز دارند:

الف) آنها ضریب تاج ضعیفی دارند (شکل 2a را ببینید).

ب) برای به دست آوردن یک پایه B بزرگ، داشتن تعداد زیادی کانال فرکانس N ضروری است. بنابراین، سیگنال های MF بیشتر در نظر گرفته نمی شوند.

سیگنال‌های کلیددار تغییر فاز (PM) دنباله‌ای از پالس‌های رادیویی هستند که فازهای آن طبق قانون معین تغییر می‌کند. معمولاً فاز دو مقدار (0 یا p) می گیرد. در این مورد، سیگنال RF FM مربوط به سیگنال ویدئویی FM (شکل 3a)، متشکل از پالس های مثبت و منفی است. اگر تعداد پالس ها N باشد، مدت زمان یک پالس برابر با f0 = T/N و عرض طیف آن تقریبا برابر با عرض طیف سیگنال F0 =1/f0=N/T است. در صفحه فرکانس زمان (شکل 3b)

نوشته شده در http://www.allbest.ru//

نوشته شده در http://www.allbest.ru//

شکل 2 - سیگنال چند فرکانس و صفحه زمان فرکانس

نوشته شده در http://www.allbest.ru//

نوشته شده در http://www.allbest.ru//

شکل 3 - سیگنال کلیدی تغییر فاز و صفحه زمان فرکانس

هچینگ توزیع انرژی یک عنصر (پالس) سیگنال FM را برجسته می کند. همه عناصر مربع انتخاب شده با اضلاع F و T همپوشانی دارند. پایه سیگنال PM

B = FT = F/f0 = N، (7)

آن ها B برابر است با تعداد پالس های سیگنال.

امکان استفاده از سیگنال های FM به عنوان NPS با پایه های B = 104 ... 106 عمدتاً توسط تجهیزات پردازش محدود شده است. هنگام استفاده از فیلترهای منطبق در قالب دستگاه های SAW، دریافت بهینه سیگنال های FM با حداکثر پایه Vmax = 1000 ... 2000 امکان پذیر است. سیگنال های FM پردازش شده توسط چنین فیلترهایی دارای طیف گسترده (حدود 10 ... 20 مگاهرتز) و نسبتا کوتاه هستند. مدت زمان (60 ... 100 میکروثانیه). پردازش سیگنال‌های FM با کمک خطوط تاخیر فرکانس ویدئویی هنگام انتقال طیف سیگنال‌ها به ناحیه فرکانس ویدئویی، به دست آوردن پایه‌های B = 100 در F?1 مگاهرتز، T? 100 میکروثانیه

فیلترهای منطبق بر اساس دستگاه های شارژ شده (CCD) بسیار امیدوارکننده هستند. بر اساس داده های منتشر شده، با استفاده از فیلترهای CCD همسان، پردازش سیگنال های PM با پایه های 102 ... 103 با مدت زمان سیگنال 10-4 ... 10-1 ثانیه امکان پذیر است. همبسته دیجیتال CCD قادر به پردازش سیگنال ها تا پایه 4104 است.

لازم به ذکر است که پردازش سیگنال های PM با پایه های بزرگ با استفاده از همبسته ها (روی LSI یا CCD) توصیه می شود. در همان زمان، B = 4 104 به نظر حد است. اما هنگام استفاده از همبسته ها، قبل از هر چیز لازم است مشکل ورود سریع به همزمانی حل شود. از آنجایی که سیگنال‌های PM استفاده گسترده از روش‌ها و تکنیک‌های دیجیتال را برای تولید و پردازش ممکن می‌سازد و چنین سیگنال‌هایی را می‌توان با پایه‌های نسبتاً بزرگ تحقق بخشید، بنابراین سیگنال‌های PM یکی از انواع امیدوارکننده NLS هستند.

سیگنال‌های فرکانس گسسته (DF) دنباله‌ای از پالس‌های رادیویی را نشان می‌دهند (شکل 4a)، که فرکانس‌های حامل آن‌ها طبق قانون معین تغییر می‌کنند. بگذارید تعداد پالس‌های سیگنال DC M باشد، مدت پالس T0=T/M، عرض طیف آن F0=1/T0=M/T است. بالای هر پالس (شکل 4a) فرکانس حامل آن نشان داده شده است. در صفحه زمان-فرکانس (شکل 4b)، هچ مربع هایی را که انرژی پالس های سیگنال DC در آنها توزیع می شود برجسته می کند.

همانطور که از شکل 4b مشاهده می شود، انرژی سیگنال DC به طور نابرابر در صفحه فرکانس-زمان توزیع می شود. پایه سیگنال های RF

B \u003d FT \u003d MF0MT0 \u003d M2F0T0 \u003d M2 (8)

از آنجایی که پایه تکانه F0T0 = l است. از (8) مزیت اصلی سیگنال‌های DF است: برای به دست آوردن پایه B لازم، تعداد کانال‌های M =، یعنی بسیار کمتر از سیگنال‌های MF است. همین شرایط است که باعث توجه به این گونه سیگنال ها و استفاده از آنها در سیستم های ارتباطی شده است. در عین حال، برای پایه های بزرگ B = 104 ... 106، توصیه نمی شود فقط از سیگنال های HF استفاده کنید، زیرا تعداد کانال های فرکانس M = 102 ... 103، که به نظر می رسد بیش از حد بزرگ است.

سیگنال‌های فرکانس مرکب گسسته (DSF) سیگنال‌های DC هستند که در آن هر پالس با یک سیگنال نویز مانند جایگزین می‌شود. شکل 5a یک سیگنال PM فرکانس ویدئویی را نشان می دهد که بخش های جداگانه آن در فرکانس های حامل مختلف ارسال می شود. اعداد فرکانس در بالای سیگنال FM نشان داده شده است. شکل 5b صفحه فرکانس-زمان را نشان می دهد که بر روی آن توزیع انرژی سیگنال DFS با هچ کردن مشخص شده است. شکل 5b از نظر ساختار با شکل 4b تفاوتی ندارد، اما برای شکل 5b مساحت F0T0 = N0 برابر است با تعداد پالس های سیگنال PM در یک عنصر فرکانس سیگنال DFS. پایه سیگنال DFS

B = FT = M2F0T0 = N0M2 (9)

تعداد پالس های کل سیگنال PM N=N0M

سیگنال DFS نشان داده شده در شکل 5 حاوی سیگنال های PM به عنوان عناصر است. بنابراین، چنین سیگنالی به اختصار سیگنال DFS-FM خواهد بود. سیگنال های DF را می توان به عنوان عناصر سیگنال DFS در نظر گرفت. اگر پایه عنصر سیگنال DC B = F0T0 = M02 باشد، پایه کل سیگنال B = M02M2 است.

چنین سیگنالی را می توان به اختصار DSC-FM نامید. تعداد کانال های فرکانس در سیگنال DFS-FM M0M است. اگر سیگنال DC (شکل 4 را ببینید) و سیگنال DFS-FM دارای پایه های مساوی باشند، تعداد کانال های فرکانس آنها نیز یکسان است. بنابراین سیگنال DFS-FM نسبت به سیگنال DC مزیت خاصی ندارد. اما اصول ساخت یک سیگنال DFS-FM می تواند هنگام ساخت سیستم های بزرگ سیگنال های DC مفید باشد. بنابراین، امیدوار کننده ترین NSS برای سیستم های ارتباطی سیگنال های FM، DC، DFS-FM هستند.

نوشته شده در http://www.allbest.ru//

نوشته شده در http://www.allbest.ru//

شکل 4 - سیگنال فرکانس گسسته و صفحه زمان-فرکانس

نوشته شده در http://www.allbest.ru//

نوشته شده در http://www.allbest.ru//

شکل 5 - سیگنال فرکانس مرکب گسسته با کلید تغییر فاز DFS-PM و صفحه زمان-فرکانس.

اصول فیلتراسیون بهینه فیلتر SPS بهینه

دریافت و پردازش سیگنال ها توسط دستگاه های مختلف مهندسی رادیویی، به عنوان یک قاعده، در پس زمینه تداخل کم و بیش شدید انجام می شود. انتخاب سیستم دستگاه بستگی به این دارد که کدام یک از وظایف زیر باید حل شود:

یکی . تشخیص سیگنال، زمانی که فقط باید پاسخ دهید که آیا شکل موج دریافتی حاوی یک سیگنال مفید است یا فقط نویز است.

2. برآورد پارامترها، زمانی که لازم است مقدار یک یا چند پارامتر سیگنال مفید (دامنه، فرکانس، موقعیت زمانی و غیره) با بیشترین دقت تعیین شود. برای تئوری مدارها و سیگنال های رادیویی، مطالعه احتمالات کاهش اثرات مضر تداخل برای یک سیگنال معین و یک تداخل معین با انتخاب تابع انتقال صحیح گیرنده، بیشترین علاقه را دارد. بنابراین، در آینده، ویژگی های گیرنده هایی که به طور بهینه با سیگنال و تداخل مطابقت داشته باشند، مشخص خواهد شد. بسته به اینکه کدام یک از وظایف ذکر شده در بالا حل می شود، معیارهای بهینه فیلتر برای یک سیگنال معین در حضور تداخل با ویژگی های آماری داده شده می تواند متفاوت باشد. برای مشکل تشخیص سیگنال در نویز، معیار پرکاربرد حداکثر نسبت سیگنال به نویز در خروجی فیلتر است.

الزامات فیلتری که نسبت سیگنال به نویز را به حداکثر می رساند به شرح زیر فرموله شده است. مخلوطی از سیگنال S(t) و نویز n(t) به ورودی یک چهارقطبی خطی با پارامترهای ثابت و تابع انتقال تغذیه می شود (شکل 6).

نوشته شده در http://www.allbest.ru//

نوشته شده در http://www.allbest.ru//

شکل 6

سیگنال کاملاً شناخته شده است، به این معنی که شکل و موقعیت آن در محور زمان داده شده است. نویز یک فرآیند احتمالی با ویژگی های آماری داده شده است. به سنتز فیلتری نیاز است که بالاترین نسبت ممکن را از مقدار پیک سیگنال به مقدار RMS نویز در خروجی ارائه دهد، به عبارت دیگر، برای تعیین تابع انتقال. در این حالت، شرط حفظ شکل سیگنال در خروجی فیلتر تنظیم نشده است، زیرا شکل برای تشخیص آن در نویز اهمیتی ندارد.

اجازه دهید نتایج حل مشکل تداخل "استاندارد" از نوع نویز سفید را ارائه کنیم. به یاد بیاورید که نویز سفید یک فرآیند تصادفی با توزیع یکنواخت انرژی در طیف فرکانس است. W(u) = W0 = const و 0<щ

در اینجا A یک ضریب ثابت دلخواه است، یک تابع مزدوج پیچیده با تابع طیفی سیگنال است.

از رابطه (10)، دو شرط برای ویژگی های فرکانس فاز (PFC) و دامنه فرکانس (AFC) فیلتر همسان دنبال می شود:

1) K(u)=AS(u) (11)

آن ها ماژول تابع انتقال، تا یک ضریب ثابت A، منطبق بر طیف دامنه سیگنال و

2) ck=-[cs(w)+wt0] (12)

tss (w) - طیف فاز سیگنال.

معنای فیزیکی عبارات به دست آمده برای پاسخ فرکانسی (11) و پاسخ فاز (12) فیلتر بهینه از ملاحظات زیر مشخص است. هنگامی که رابطه (11) ارضا شود، انرژی نویز که یک باند فرکانسی نامحدود را در ورودی فیلتر اشغال می کند، در خروجی بسیار قوی تر از انرژی سیگنالی است که پهنای طیفی یکسانی با پهنای باند گیرنده دارد.

اولین عبارت در عبارت PFC -tss(u) مشخصه فاز سیگنال ورودی ts(u) را جبران می کند، در نتیجه عبور از فیلتر در لحظه t0، تمام هارمونیک های سیگنال در فاز اضافه می شوند و تشکیل می شوند. اوج سیگنال خروجی در عین حال، این منجر به تغییر شکل موج در خروجی فیلتر می شود. عبارت دوم ut0 به معنای تأخیر تمام اجزای سیگنال برای یک زمان t0>Tc است که در آن Tc مدت زمان سیگنال است. از نظر فیزیکی، این بدان معناست که برای استفاده کامل از انرژی سیگنال ورودی، تاخیر پاسخ فیلتر باید حداقل به اندازه مدت زمان سیگنال باشد.

استفاده از عبارت (10) مشکل سنتز یک فیلتر منطبق را به مشکل ساخت یک مدار الکتریکی بر اساس ضریب انتقال شناخته شده کاهش می دهد.

راه دیگر این است که پاسخ ضربه ای مدار را تعیین کنید و سپس یک چهار قطبی با چنین مشخصه ای طراحی کنید.

طبق تعریف، پاسخ ضربه ای مدار g(t) سیگنالی است که در خروجی آن در پاسخ به عمل به شکل تابع d، یعنی. داشتن چگالی طیفی یکنواخت برای همه فرکانس ها. در این حالت چگالی طیفی سیگنال خروجی و نوع سیگنال در خروجی با توجه به تبدیل فوریه و با در نظر گرفتن رابطه (10)

پاسخ ضربه ای فیلتر بهینه، یعنی. بنابراین پاسخ به پالس q یک تصویر آینه ای از سیگنالی است که این فیلتر با آن مطابقت دارد. محور تقارن از نقطه t0/2 در محور x می گذرد (شکل 7).

نوشته شده در http://www.allbest.ru//

نوشته شده در http://www.allbest.ru//

شکل 7

شکل موج خروجی یک فیلتر بهینه را می توان با استفاده از رابطه کلی تعیین کرد

طبق تعریف، سیگنال در خروجی فیلتر بهینه،

که در آن Bs(t-t0) تابع همبستگی خودکار سیگنال (ACF) است.

بنابراین، سیگنال در خروجی فیلتر مطابق، تا یک ضریب ثابت A، با تابع همبستگی خودکار سیگنال ورودی مطابقت دارد. نسبت سیگنال به نویز در خروجی معیار اصلی کارایی یک فیلتر بهینه (OF) است. ما فقط نتیجه محاسبات را ارائه می دهیم که بر اساس آن

مقدار RMS نویز در خروجی فیلتر، مقدار پیک سیگنال در خروجی کجاست.

E - انرژی سیگنال در ورودی فیلتر.

W0 چگالی طیفی توان نویز سفید است.

عبارت (16) که تعیین کارایی فیلتر همسان را ممکن می سازد، نشان می دهد که با نویز سفید، نسبت سیگنال به نویز در خروجی آن تنها به انرژی سیگنال و طیف انرژی نویز W0 بستگی دارد. در مورد SPS:

E = NE0 انرژی سیگنال، E0 انرژی انفجار اولیه، N تعداد انفجارهای سیگنال، c نسبت سیگنال به نویز در ورودی OF است.

از عبارات (15.17) چنین بر می آید: اولاً OF نسبت سیگنال به نویز را بر حسب توان خروجی N برابر افزایش می دهد و ثانیاً یکی از پیاده سازی های ممکن فیلتر بهینه یک همبسته یا برنامه ای است که مقدار را محاسبه می کند. ACF سیگنال

سیگنال های کلیدی تغییر فاز

کلید تغییر فاز اغلب به عنوان مدولاسیون درون سیگنالی استفاده می شود. سیگنال‌های کلیددار تغییر فاز (PM) دنباله‌ای از پالس‌های رادیویی با دامنه مساوی هستند که فازهای اولیه آن طبق قانون معین تغییر می‌کند. در بیشتر موارد، سیگنال PM از پالس های رادیویی با دو مقدار فاز اولیه تشکیل شده است: 0 و.

شکل 8a نمونه ای از سیگنال FM متشکل از 7 پالس رادیویی را نشان می دهد. شکل 8b پوشش (به طور کلی پیچیده) همان سیگنال را نشان می دهد. در مثال مورد بررسی، پاکت دنباله ای از پالس های ویدئویی مستطیلی منفرد مثبت و منفی است. چنین فرضی در مورد مربع بودن پالس هایی که سیگنال PM را تشکیل می دهند برای مطالعات نظری معتبر است. با این حال، هنگام تولید سیگنال‌های PM و انتقال آنها از طریق کانال‌های ارتباطی با پهنای باند محدود، پالس‌ها مخدوش می‌شوند و سیگنال PM مانند شکل 8a ایده‌آل نیست. پاکت به طور کامل سیگنال PM را مشخص می کند. بنابراین، خواص پوشش سیگنال PM در کار بررسی شده است.

یک پالس مستطیلی u(t) با دامنه واحد و مدت زمان 0، که مبنای PM است، به صورت u (t) = 1 در 0 t 0 نوشته می شود.

یک پاکت متشکل از N تک پالس ویدئویی را می توان به صورت زیر نشان داد:

U(t) = یک u

که در آن دامنه an مقادیر +1 یا -1 را می گیرد. مدت زمان کل سیگنال PM T = N0 است.

دنباله نمادها (دامنه های پالس) A = (a1, a2 ... an ... aN) دنباله کد نامیده می شود. تعیین‌های معادل زیر برای دنباله‌های کد ممکن است:

A =(111-1-11-1) = (1110010) =(+ + + - - + -)، در اینجا N = 7.

نوشته شده در http://www.allbest.ru//

نوشته شده در http://www.allbest.ru//

شکل 8 - سیگنال PM، پوشش پیچیده آن

طیف سیگنال های PM

خواص طیفی سیگنال های PM توسط طیف پالس u(t) و دنباله کد A تعیین می شود. طیف یک پالس ویدئویی مستطیلی S():

S() = 0 exp(-i0/2)

طیف یک سیگنال مستطیلی از سه عامل تشکیل شده است. اولین - برابر با f0 مساحت ضربه 1f0 است. عامل دوم sin(0/2)/(0/2) به شکل تابع نمونه sin(x)/x توزیع فرکانس طیف را مشخص می کند. عامل سوم نتیجه جابجایی مرکز پالس نسبت به مبدأ به نصف مدت زمان پالس 0/2 است.

طیف سیگنال PM G()، به طور دقیق تر طیف پوشش، با در نظر گرفتن قضیه شیفت، شکل زیر را دارد:

G() = S() an exp [-i(n-1)0]

مجموع سمت راست طیف دنباله کد A است و به صورت H() نشان داده می شود. بنابراین،

u(t) S()، A H()، U(t) G()،

نمایش طیف سیگنال PM به عنوان یک محصول راحت است زیرا ابتدا می توانید طیف S() و H() را جداگانه پیدا کنید و سپس آنها را ضرب کنید تا طیف سیگنال PM را بدست آورید. خواص طیف یک پالس مستطیلی به خوبی شناخته شده است: دارای ساختار گلبرگ با صفر در نقاط /، 2/، و غیره است. طیف دامنه دنباله کد، به طور متوسط، به طیف نویز سفید نزدیک می شود و با نوسانات قابل توجه حول میانگین برابر با

طیف فاز دنباله کد نیز با یک بی نظمی قابل توجه مشخص می شود.

تابع خود همبستگی (ACF).

ACF سیگنال های PM شکل معمولی برای همه انواع NLS دارد. ACF نرمال شده شامل یک نوع مرکزی (اصلی) با دامنه 1 است که در حداکثر بازه (-،) و جانبی (پس زمینه) توزیع شده در بازه (-،) و (،) قرار دارد.

دامنه‌های انواع جانبی مقادیر متفاوتی می‌گیرند، اما برای سیگنال‌هایی با همبستگی "خوب" کوچک هستند، یعنی. بسیار کمتر از دامنه قله مرکزی. نسبت دامنه پیک مرکزی (در این مورد 1) به حداکثر دامنه ماکزیمم جانبی را ضریب سرکوب K می نامند. برای NLS های دلخواه با پایه B

برای FM ShPS K1. نمونه ای از NLS ACF در شکل 9 آورده شده است. مقدار K به طور قابل توجهی به نوع دنباله کد A بستگی دارد. با انتخاب صحیح قانون تشکیل A، می توان به حداکثر سرکوب و در برخی موارد برابری دست یافت. از دامنه های همه ماکسیماهای اضلاع.

سیگنال های بارکر

دنباله کد سیگنال بارکر از نمادهای 1 تشکیل شده است و با یک ACF نرمال شده به شکل زیر مشخص می شود:

که در آن l = 0، 1، ... (N-1)/2.

علامت در خط آخر به مقدار N بستگی دارد. شکل 8-9 سیگنال PM، پوشش پیچیده آن و ACF کد هفت رقمی بارکر را نشان می دهد.

از (18) نتیجه می شود که یکی از ویژگی های سیگنال بارکر برابری دامنه های همه (N-1) ماکزیمم های جانبی ACF است و همه آنها کمترین سطح ممکن را دارند که از 1/N تجاوز نمی کند. جدول 1 توالی کد Barker شناخته شده و سطوح آنها از انواع ACF جانبی را فهرست می کند. دنباله کد با ویژگی های (18) برای N 13 یافت نشد.

نوشته شده در http://www.allbest.ru//

نوشته شده در http://www.allbest.ru//

شکل 9 - ACF کد هفت رقمی بارکر

جدول 1 توالی کد بارکر

	دنباله کد	سطح لوب جانبی
	1 1 1 -1 -1 1 -1
	1 1 1 -1 -1 -1 1 -1 -1 1
	1 1 1 1 1 -1 -1 1 1 -1 1 -1 1

تشکیل و پردازش سیگنال های بارکر. شکل‌گیری سیگنال‌های بارکر می‌تواند به روش‌های مختلف و همچنین سیگنال PM دلخواه انجام شود. از آنجایی که سیگنال های بارکر اولین PNR بودند، و با بهترین ACF ها، اجازه دهید به طور خلاصه یکی از روش های ممکن برای تولید و پردازش سیگنال های بارکر را بررسی کنیم.

شکل 10 یک مولد سیگنال بارکر با N=7 را نشان می دهد. مولد پالس ساعت (GSI) پالس های ساعت مستطیلی باریکی تولید می کند که دوره تکرار آن برابر با مدت زمان سیگنال بارکر T=7f0 است و f0 مدت زمان یک پالس مستطیلی منفرد (تک) است. ژنراتور ساعت، مولد تک پالس (GOI) را راه اندازی می کند، که به نوبه خود پالس های مستطیلی منفرد با مدت زمان φ0 و دوره T را تولید می کند. = 6 بخش با ضربه زدن در فواصل زمانی برابر با φ0. تعداد ضربه ها، با احتساب ابتدای خط، 7 است. از آنجایی که دنباله کد بارکر با N = 7 به شکل 111-1 -11 -1 است، پالس های ضربه های اول، دوم، سوم و ششم (شمارش) از ابتدای خط نگه داشته می شود) به طور مستقیم جمع کننده ورودی (+) هستند و پالس های شیرهای چهارم، پنجم و هفتم از طریق اینورترها (IN) به ورودی جمع کننده تغذیه می شوند که تک پالس های مثبت را به پالس های منفی تبدیل می کنند. ، یعنی فاز را روی p تغییر می دهند. بنابراین به اینورترها، شیفتر فاز نیز گفته می شود. در خروجی جمع کننده، یک سیگنال ویدئویی بارکر وجود دارد (شکل 8b)، که سپس به یک ورودی یک مدولاتور متعادل (BM)، ورودی دیگر آن با یک نوسان فرکانس رادیویی در فرکانس حامل تغذیه می شود. تولید شده توسط یک ژنراتور فرکانس حامل (LFG). مدولاتور متعادل، کلیدسازی فاز نوسان فرکانس رادیویی LFO را مطابق با دنباله کد بارکر انجام می دهد: یک پالس ویدئویی با دامنه 1 مربوط به یک پالس رادیویی با فاز 0 است و یک پالس ویدئویی با دامنه -1 مربوط به یک پالس رادیویی با فاز است. پ. بنابراین، در خروجی مدولاتور متعادل، یک سیگنال RF بارکر وجود دارد (شکل 8a).

نوشته شده در http://www.allbest.ru//

نوشته شده در http://www.allbest.ru//

شکل 10 - مولد سیگنال بارکر با N = 7

پردازش بهینه سیگنال های Barker و همچنین سایر NLS ها یا با کمک فیلترهای همسان یا با کمک همبسته ها انجام می شود. راه‌های مختلفی برای ساخت فیلترها و همبسته‌های همسان وجود دارد که در اجرای فنی با یکدیگر متفاوت هستند، اما حداکثر نسبت سیگنال به نویز را در خروجی ارائه می‌کنند. شکل 11 یک مدار فیلتر منطبق را برای سیگنال بارکر با N = 7 نشان می دهد. از خروجی تقویت کننده فرکانس میانی گیرنده، سیگنال به یک فیلتر تک پالس منطبق (SPF) می رود که پردازش (فیلتر کردن) بهینه را انجام می دهد. پالس رادیویی تک مستطیلی با فرکانس مرکزی برابر فرکانس متوسط ​​گیرنده. در خروجی SFOI، پالس رادیویی دارای یک پوشش مثلثی است. پالس های رادیویی مثلثی با مدت زمان پایه 2 f0 به MLZ می رسند که دارای 6 بخش و 7 ضربه (از جمله ابتدای خط) است. شاخه ها از طریق f0 دنبال می شوند. از آنجایی که پاسخ ضربه ای فیلتر منطبق با تصویر آینه ای یکسان است، پاسخ ضربه کد فیلتر برای سیگنال بارکر با N=7 باید مطابق با دنباله -11-1-1111 تنظیم شود. بنابراین، پالس های رادیویی از شیرهای MLZ دوم، پنجم، ششم و هفتم مستقیماً وارد جمع کننده (+) می شوند و پالس های رادیویی از شیرهای اول، سوم و چهارم از اینورتر (IN) عبور می کنند که فاز را به p تغییر می دهد. در خروجی جمع کننده، یک ACF از سیگنال بارکر وجود دارد که پوشش آن در شکل 9 نشان داده شده است.

نوشته شده در http://www.allbest.ru//

نوشته شده در http://www.allbest.ru//

شکل 11 - فیلتر سیگنال بارکر مطابق با N = 7

م - دنباله ها

در میان سیگنال‌های کلیددار تغییر فاز، سیگنال‌هایی که دنباله کد آن‌ها دنباله‌هایی با حداکثر طول یا M-توالی هستند از اهمیت ویژه‌ای برخوردار هستند.

M - دنباله ها به دسته توالی های بازگشتی خطی باینری تعلق دارند و مجموعه ای از N نمادهای باینری را به صورت دوره ای تکرار می کنند. علاوه بر این، هر نماد فعلی dj در نتیجه اضافه کردن مدول 2 تعداد معینی m از نمادهای قبلی ایجاد می شود که برخی از آنها در 1 و برخی دیگر در 0 ضرب می شوند.

برای کاراکتر j داریم:

d j = a i d j - i = a 1 d j -1 . . . a m d j -m(4)

جایی که a1…am اعداد 0 یا 1 هستند.

از نظر فنی، ژنراتور M-sequence به شکل یک ثبات (فلیپ فلاپ متصل به صورت سری) با شیر، با مدار بازخورد و با جمع کننده مدول 2 ساخته شده است. نمونه ای از چنین ژنراتوری در شکل 12 نشان داده شده است. توسط a1 ... برداشت، i.e. اتصال تریگر مربوطه (بیت ثبت) با جمع کننده. در یک ثبات m-bit، حداکثر دوره: Nm - 1 است. مقدار m را حافظه دنباله ای می نامند. اگر شیرها به طور دلخواه انتخاب شوند، توالی حداکثر طول همیشه در خروجی ژنراتور مشاهده نمی شود. قانون انتخاب شیر، که به دست آوردن دنباله‌ای با پریود Nm-1 اجازه می‌دهد، شامل یافتن چندجمله‌ای بدوی تقلیل‌ناپذیر درجه m با ضرایب برابر با 0 و 1 است. ضرایب غیرصفر در چند جمله‌ای، تعداد ضربه‌ها را در رجیستر تعیین می‌کند.

بنابراین، برای m=6، 3 چند جمله‌ای اولیه وجود دارد:

a6 a5 a4 a3 a2 a1 a0

p1 (x) = x 6 + x + 1 1 0 0 0 0 1 1

p2 (x) = x 6 + x 5 + x 2 + x + 1 1 1 0 0 1 1 1

p3 (x) = x 6 + x 5 + x 3 + x 2 + 1 1 1 0 1 1 0 1

شکل 12 گزینه اول را نشان می دهد.

شکل 12 - مولد توالی M با دوره N = 26 - 1 = 63

ویژگی های تابع خودهمبستگی دنباله M. بیشترین علاقه تابع همبستگی نرمال شده (ACF) است. دو حالت برای به دست آوردن چنین تابعی وجود دارد: در حالت های تناوبی (PACF) و دوره ای. ACF تناوبی دارای یک قله اصلی برابر با وحدت و تعدادی نقاط پرت جانبی است که دامنه آنها 1/N است. با افزایش N، PACF به نقطه ایده آل نزدیک می شود، زمانی که قله های جانبی در مقایسه با قله های اصلی بسیار کوچک می شوند.

پیک های جانبی ACF در رژیم غیر پریودیک بسیار بزرگتر از پیک های جانبی PACF هستند. مقدار RMS قله های جانبی (محاسبه شده از واریانس) است

توالی M کوتاه شده

با تقسیم دنباله M (پریود کامل N) به بخش هایی با مدت زمان Nc، می توان تعداد زیادی NPS را به دست آورد، با در نظر گرفتن هر یک از بخش ها به عنوان یک سیگنال مستقل. اگر بخش ها با هم همپوشانی نداشته باشند، تعداد آنها n = N/(Nc-1) است. بنابراین، تعداد زیادی توالی شبه تصادفی را می توان به دست آورد. خواص خودهمبستگی چنین دنباله هایی بسیار بدتر از یک دنباله M با همان طول است و به Nc بستگی دارد. مشخص شده است که 90٪ از بخش ها دارای ub 3 / و 50٪ دارای 2 / هستند.

توالی فیلتر فرکانس سیگنال

ادبیات

1. سیگنال های نویز مانند در سیستم های انتقال اطلاعات. اد. V.B. پستریاکووا. - م.، "جغدها. رادیو، 1973، -424c.

2. یو.س. لزین. مقدمه ای بر تئوری سیستم های مهندسی رادیو. - م.: رادیو و ارتباطات، 1985، -384c.

3. L.E. وراکین. سیستم های ارتباطی با سیگنال های نویز مانند. - م.: رادیو و ارتباطات، 1985، -384c.

میزبانی شده در Allbest.ru

...

اسناد مشابه

پاسخ ضربه ای فیلتر بهینه پاسخ فیلتر بهینه به سیگنال دریافتی. فشرده سازی زمانی سیگنال پاسخ فرکانسی فیلتر بهینه هم ارزی ویژگی های تشخیص در طول همبستگی و پردازش فیلتر.

چکیده، اضافه شده در 2009/01/21


الگوریتمی برای محاسبه فیلتر در حوزه زمان و فرکانس با استفاده از تبدیل فوریه سریع گسسته (FFT) و تبدیل فوریه سریع معکوس (IFFT). محاسبه سیگنال خروجی و توان نویز ذاتی فیلتر سنتز شده.

مقاله ترم، اضافه شده در 2011/12/26


اصول کدگذاری منبع هنگام انتقال پیام های گسسته. فرآیند تصمیم گیری توسط گیرنده هنگام دریافت سیگنال. محاسبه فیلتر همسان. ساخت کد تصحیح خطا رمزگشایی یک دنباله حاوی یک خطای مضاعف.

مقاله ترم، اضافه شده در 2014/10/18


توسعه یک مدل سیستم انتقال پیام گسسته اصول کدگذاری منبع هنگام انتقال اطلاعات. محاسبه احتمالات نمادهای باینری. آنتروپی و افزونگی کد پاسخ ضربه ای و فرکانس پیچیده یک فیلتر همسان.

مقاله ترم، اضافه شده در 2016/03/27


هدف و ویژگی های سیستم های ارتباطی پهن باند اصول استفاده از سیگنال های نویز مانند سیستم های توالی های شبه تصادفی بلوک دیاگرام مولدهای دنباله کد خطی. تولید کد با سرعت بالا

مقاله ترم، اضافه شده 05/04/2015


سیستم های ارتباطی گسسته مدولاسیون کد پالس دیفرانسیل. کوانتیزاسیون سطح و کدگذاری سیگنال ایمنی نویز سیستم های ارتباطی با مدولاسیون کد پالس. سرعت جریان دیجیتال سیگنال پالس در ورودی یکپارچه ساز.

چکیده، اضافه شده در 1390/03/12


یافتن تابع همبستگی سیگنال ورودی. تجزیه و تحلیل طیفی و فرکانس سیگنال ورودی، ویژگی های دامنه فرکانس و فرکانس فاز. پاسخ گذرا و ضربه ای مدار. تعیین چگالی طیفی سیگنال خروجی.

مقاله ترم، اضافه شده در 2012/04/27


توابع زمان، ویژگی های فرکانس و نمایش طیفی سیگنال. فرکانس های مرزی طیف سیگنال. تعیین عمق بیت کد فاصله نمونه گیری سیگنال تعیین دنباله کد. ساخت تابع همبستگی خودکار.

مقاله ترم، اضافه شده 02/09/2013


مشکل ایمنی نویز ارتباطی، استفاده از فیلترها برای حل آن. مقدار خازن و اندوکتانس فیلتر خطی، پارامترها و ویژگی های آن. مدل سازی فیلتر و سیگنال ها در محیط Electronics Workbench. عبور سیگنال از فیلتر.

مقاله ترم، اضافه شده در 2012/12/20


محاسبه تبدیل Z یک دنباله گسسته از نمونه های سیگنال. تعریف پیچیدگی گسسته ترتیبی که در آن طرح فیلتر غیر بازگشتی ساخته می شود که تابع سیستم با آن مطابقت دارد. نمونه هایی از یک سیگنال گسسته با توجه به پارامترهای داده شده.

در ابتدا این فناوری برای اهداف اطلاعاتی و نظامی ایجاد شد. ایده اصلی این روش توزیع سیگنال اطلاعات در یک باند رادیویی گسترده است که در نهایت سرکوب یا رهگیری سیگنال را بسیار دشوارتر می کند.

ماهیت این فناوری تبدیل سیگنال اصلی به گونه ای است که سیگنال حاصل گسترش یافته و در کل محدوده موجود توزیع شود. با توجه به قانون بقای انرژی، با گسترش محدوده فرکانس اشغال شده، چگالی انرژی سیگنال ارسالی کاهش می یابد. پیامد مستقیم این شرایط افت حداکثر توان است که مستلزم "نویز" سیگنال مفید است. در واقع، این ترسناک نیست، زیرا روش های موثری برای بازیابی سیگنال مفیدی که در پس زمینه نویز "از دست رفته" ارائه شده است.

یک سوال منطقی مطرح می شود: "چرا برای خود مشکلاتی ایجاد کنید (قدرت سیگنال را کاهش دهید) تا بعداً آنها را حل کنید (سیگنال مفید را در پس زمینه نویز جدا کنید)؟". در واقع دلیل این اقدام غیرمنطقی (فقط در نگاه اول) کاملاً منطقی است - نیاز به جای دادن هر چه بیشتر کانال های داده در یک محدوده فرکانس باریک. در ابتدا، استفاده از دو فناوری کدگذاری سیگنال با استفاده از روش توزیع طیف در نظر گرفته شد.آنها همچنین روش های مدولاسیون نامیده می شوند، زیرا در نتیجه کاربرد آنها، اطلاعات مفید بر روی سیگنال فرکانس بالا اصلی قرار می گیرد.

اولینبر اساس روش FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum - کدگذاری سیگنال با پرش فرکانس).

برنج. 10. گسترش طیف پرش فرکانس

به منظور جلوگیری از رهگیری یا سرکوب ترافیک رادیویی توسط نویز باند باریک، پیشنهاد شد که با یک تغییر حامل ثابت در یک محدوده فرکانس وسیع ارسال شود (شکل 10 را ببینید). در نتیجه، قدرت سیگنال در کل محدوده توزیع شد و گوش دادن به یک فرکانس خاص فقط مقدار کمی نویز ایجاد کرد. توالی فرکانس حامل شبه تصادفی بود که فقط برای فرستنده و گیرنده شناخته شده بود. تلاش برای سرکوب سیگنال در محدوده باریکی نیز سیگنال را بیش از حد کاهش نداد، زیرا تنها بخش کوچکی از اطلاعات سرکوب شد.

هنگامی که روش FHSS انتخاب می شود، کل باند 2.4 گیگاهرتز برای انتقال داده استفاده می شود (به عنوان یک باند گسترده که به 79 کانال فرعی تقسیم می شود). عیب اصلی این روش سرعت کم انتقال اطلاعات است که از 2 مگابیت در ثانیه بیشتر نمی شود.

دومینکه بر اساس برنامه است فن آوری DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum - رمزگذاری سیگنال با طیف گسترده با استفاده از کد توالی مستقیم) همراه با استفاده از مدولاسیون CCK (کلیدسازی کد تکمیلی - مدولاسیون کد اضافی)، که از سرعت انتقال داده تا 11 مگابیت در ثانیه پشتیبانی می کند.

روش طیف پخش مستقیم سریال نیز از کل محدوده فرکانسی اختصاص داده شده برای یک لینک بی سیم استفاده می کند. برخلاف روش FHSS، کل محدوده فرکانس اشغال شده است نه به دلیل تغییر مداوم از فرکانس به فرکانس، بلکه به دلیل این واقعیت است که هر بیت از اطلاعات با N-bit جایگزین می شود، به طوری که سرعت ساعت سیگنالینگ N برابر افزایش می یابد.و این به نوبه خود به این معنی است که طیف سیگنال نیز N برابر گسترش می یابد. کافی است نرخ داده و مقدار N را به طور مناسب انتخاب کنید تا طیف سیگنال کل محدوده را پر کند.

کدی که جایگزین واحد باینری اطلاعات اصلی می شود، دنباله در حال گسترش نامیده می شود و هر بیت از چنین دنباله ای یک تراشه نامیده می شود.

بر این اساس، نرخ انتقال کد حاصل را نرخ تراشه می گویند. صفر دودویی با مقدار معکوس دنباله گسترش کدگذاری می شود. گیرنده ها باید دنباله پخشی را که فرستنده برای درک اطلاعات در حال ارسال استفاده می کند، بدانند.

اغلب اوقات، دنباله بارکر به عنوان مقدار دنباله پخش در نظر گرفته می شود که از 11 بیت تشکیل شده است: 10110111000. اگر فرستنده از این دنباله استفاده کند، انتقال سه بیت 110 منجر به انتقال بیت های زیر می شود:

10110111000 10110111000 01001000111.

هدف از کدگذاری DSSS همان کدگذاری FHSS است - افزایش مصونیت در برابر تداخل. تداخل باند باریک تنها فرکانس های خاصی از طیف سیگنال را مخدوش می کند، به طوری که گیرنده قادر خواهد بود اطلاعات ارسال شده را با درجه احتمال بالایی به درستی تشخیص دهد.

اگر فناوری DSSS انتخاب شود، چندین کانال DSSS گسترده در باند 2.4 گیگاهرتز تشکیل می شود و بیش از سه مورد از آنها را نمی توان همزمان استفاده کرد. این به حداکثر سرعت داده 11 مگابیت در ثانیه می رسد که مطابق با استاندارد IEEE 802.11b است که بعداً مورد بحث قرار گرفت.