سیگنال های باند باریک و پهن. سیگنال های باند پهن

برای روشن شدن مطالب بیشتر، در اینجا یک انحراف فنی در مورد ویژگی‌های محدوده‌های فرکانس مختلف و اصول ساخت شبکه‌های رادیویی مرتبط با آنها انجام می‌دهیم.

ارتباطات رادیویی مدرن در فرکانس های صدها مگاهرتز، هزاران مگاهرتز (یعنی گیگاهرتز) و حتی ده ها گیگاهرتز کار می کنند. طیف رادیویی به بخش‌هایی تقسیم می‌شود که به طیف وسیعی از کاربردها اختصاص داده شده است. ارتباط رادیویی تنها یکی از آنهاست. تخصیص طیف در مقیاس بین المللی توسط کمیته بین المللی مربوطه که شامل روسیه است تنظیم می شود. در روسیه، توسط کمیته بین‌بخشی دولتی فرکانس‌های رادیویی (SCRF) تنظیم می‌شود. بعداً به این موضوع باز خواهیم گشت.

هر بخش از طیف رادیویی به دو قسمت تقسیم می شود کانال ها همان "عرض" (به عنوان مثال، 25 کیلوهرتز برای تلفن همراه). حداکثر سرعت انتقال داده در یک کانال معین فقط به عرض کانال بستگی دارد و نه به بخشی از طیفی که در آن قرار دارد. واضح است که در محدوده فرکانس، مثلاً از 8 گیگاهرتز تا 9 گیگاهرتز، 10 برابر کانال های با عرض معین نسبت به محدوده 800 مگا هرتز تا 900 مگا هرتز قرار می گیرند. بنابراین، هرچه فرکانس ها بالاتر باشد، کل "ظرفیت" محدوده از نظر امکان انتقال همزمان بیشتر است: اگر محدوده 800 مگاهرتز را به عنوان یک کابل هزار هسته ای تصور کنید، محدوده 8 گیگاهرتز در حال حاضر یک عدد خواهد بود. کابل 10 هزار هسته ای.

خط دید و اصل شبکه سلولی

شاید بتوان تصور کرد که ظرفیت عظیم بخش فرکانس فوق‌العاده (UHF) طیف رادیویی می‌تواند تمام مشکلات ارتباط رادیویی را حل کند. تقریباً چنین است، اما یک ویژگی کاملاً فیزیکی امواج رادیویی وجود دارد: هر چه فرکانس موج بیشتر باشد (یعنی طول آن کوتاه‌تر باشد)، موانع کوچک‌تری می‌تواند به اطراف خم شود. بنابراین، مثلاً، ارتباطات سلولی سیار می‌تواند در فرکانس‌هایی که بیش از 2 گیگاهرتز نباشد کار کنند: در فرکانس‌های بالاتر، ارتباط از قبل به شدت توسط خط دید محدود شده است (تقریباً مانند یک پرتو نور)، بنابراین ارتباط با تلفن همراه مانند نور قطع می‌شود. وقتی جلوی کاخ راه می روید از چراغ قوه.

در فرکانس‌های زیر 2 گیگاهرتز، نیاز به خط دید چندان سخت‌گیرانه نیست: موج رادیویی حتی می‌تواند در اطراف ساختمان‌ها خم شود - اما نه به ضخامت زمین، به عنوان مثال. نمی تواند فراتر از افق باشد. برد محدود فرستنده توسط افق که از ارتفاع آنتن آن قابل مشاهده است، سازماندهی را ممکن می سازد. شبکه تلفن همراه ، یعنی شبکه ای که در آن کانال های فرکانس یکسان را می توان چندین بار در مناطق غیر پیوسته ("سلول های") استفاده کرد.

یادداشت 1: وقتی مردم در مورد "تلفن همراه" یا "شبکه سلولی" صحبت می کنند، معمولاً منظورشان این است شبکه تلفن همراه ... چنین شبکه هایی معمولاً مطابق با استانداردهای بین المللی شناخته شده مستقر می شوند. آنها بخشی از باندها را در حدود 450 مگاهرتز، 800 مگاهرتز و 900 مگاهرتز پوشش می دهند و جدیدترین استاندارد فرکانس هایی در حدود 1800 مگاهرتز (یعنی 1.8 گیگاهرتز) را پیشنهاد می کند. تلفن همراه یک نوع فعالیت مخابراتی جداگانه و به طور خاص تنظیم شده است و ما دیگر در اینجا به آن اشاره نمی کنیم. اصل سلولی ساخت یک شبکه به خودی خود ارتباط مستقیمی با تحرک ندارد.به سادگی راهی برای استفاده مکرر از فرکانس های مشابه، حتی در یک منطقه محدود است.

تبصره 2: تصویر بدون ذکر ناقص خواهد بود ارتباطات ماهواره ای ... همه استدلال ها در مورد ظرفیت محدوده های فرکانس مختلف در اینجا معتبر هستند، فقط مفهوم "افق" تقریبا ناپدید می شود، زیرا حتی ماهواره ای که در بالای خط استوا در طول جغرافیایی مناسب (نه در نیمکره مخالف) آویزان است از مناطق قطبی قابل مشاهده است. واضح است که حتی یک آنتن با جهت دهی باریک در ماهواره، یک "نقطه" در سطح زمین به اندازه صدها یا هزاران کیلومتر ایجاد می کند. بنابراین، در مقایسه با شبکه‌های رادیویی زمینی، ماهواره‌ها از هوا بسیار غیراقتصادی استفاده می‌کنند و قادر به استفاده مجدد از همان فرکانس‌ها نیستند، همانطور که در شبکه‌های سلولی انجام می‌شود. ارتباطات ماهواره ای نیز موضوعی جداگانه برای بررسی است و در اینجا به آن نمی پردازیم. فقط باید این را در نظر داشته باشید بخش بسیار مهمی از طیف فرکانس توسط ارتباطات ماهواره ای موجود اشغال شده یا برای آینده محفوظ است.

جهت دهی آنتن

در شبکه های انتقال رادیویی از آنها به عنوان استفاده می شود متمرکز باریک آنتن ها و آنتن هایی با بخش پوشش وسیع تر، تا همه جانبه (گرد). برای نوع اتصال نقطه به نقطه از دو آنتن نوک تیز (باریک) استفاده می شود. اینطوری مثلا خطوط انتقال مایکروویو ، که در آن فاصله بین دکل های رله مجاور می تواند ده ها کیلومتر باشد. یک آنتن پرتو باریک پرتو رادیویی را متمرکز می کند و چگالی انرژی آن را افزایش می دهد. بنابراین، یک فرستنده با قدرت معین در فاصله بیشتری شلیک می کند.

نوع دیگری از ارتباط تنها با استفاده از آنتن های همه جهته به دست خواهد آمد. در این صورت اتصال حاصل خواهد شد همه با همه ... این توپولوژی معمولاً در شبکه های اداری کوچکی که در یک منطقه محدود مستقر هستند یافت می شود.

در نهایت، اگر در مرکز "سلول" قرار دهید ایستگاه پایه با یک آنتن همه جهته و همه مشترکینی که توسط آن سرویس دهی می شوند با آنتن های جهت دار متمرکز بر روی آن تجهیز کنید، سپس توپولوژی را دریافت می کنیم نقطه به چندین نقطه ... اگر ایستگاه‌های پایه را در یک سلسله مراتب خاص (از طریق خطوط رله رادیویی یا اتصالات رادیویی نقطه به نقطه یا کانال‌های کابلی) به هم متصل کنیم، یک شبکه سلولی کامل به دست خواهیم آورد. در این صورت، یک شبکه تلفن همراه ثابت خواهد بود، زیرا یک مشترک تلفن همراه نمی تواند آنتن جهت دار داشته باشد.

اظهار نظر: یک شبکه تلفن همراه بر اساس یک اصل ساخته شده است، اما با استفاده از آنتن های غیر جهت دار نیز برای مشترکین تلفن همراه، که با یکدیگر تداخلی ندارند، هر دو به این دلیل که آنها همیشه در کانال های مختلف صحبت می کنند (یا در یک کانال متناوب). و به این دلیل که سیگنال دستگاه تلفن همراه بسیار ضعیف تر از سیگنال ایستگاه پایه است و فقط توسط ایستگاه پایه می تواند به درستی دریافت شود، اما توسط دستگاه تلفن همراه دیگر نمی توان دریافت کرد.

فناوری سیگنال پهن باند (BSS)

برای ارسال یک سیگنال رادیویی با قدرت بالا در محدوده مایکروویو، به یک فرستنده گران قیمت با یک تقویت کننده و یک آنتن گران قیمت با قطر بزرگ نیاز است. برای دریافت سیگنال کم مصرف بدون تداخل، به یک آنتن بزرگ گران قیمت و یک گیرنده گران قیمت با تقویت کننده نیز نیاز است.

این مورد در هنگام استفاده از سیگنال رادیویی "باند باریک" معمولی است، زمانی که انتقال در یک فرکانس خاص، یا بهتر است بگوییم، در یک باند باریک از طیف رادیویی اطراف این فرکانس (کانال فرکانس) اتفاق می افتد. تصویر با تداخل متقابل مختلف بین سیگنال‌های باند باریک با قدرت بالا که نزدیک به یکدیگر یا در فرکانس‌های نزدیک ارسال می‌شوند، پیچیده‌تر می‌شود. به طور خاص، یک سیگنال باند باریک می تواند به سادگی (به طور تصادفی یا عمدی) توسط یک فرستنده با توان کافی تنظیم شده روی همان فرکانس مسدود شود.

این آسیب‌پذیری در برابر تداخل با سیگنال‌های رادیویی معمولی بود که باعث شد، ابتدا برای کاربردهای نظامی، اصل کاملاً متفاوتی از انتقال رادیویی به نام فناوری ایجاد شود. سیگنال پهنای باند, یا سیگنال شبیه نویز(هر دو نوع این اصطلاح با مخفف مطابقت دارند SHPS ). پس از سال‌ها استفاده موفق دفاعی، این فناوری کاربرد غیرنظامی نیز پیدا کرده است و در این ظرفیت است که در اینجا به آن پرداخته خواهد شد.

مشخص شد که این فناوری علاوه بر ویژگی‌های مشخصه آن (ایمنی ذاتی نویز و سطح پایین تداخل ایجاد شده) نسبتا ارزان برای تولید انبوه... اقتصاد از این واقعیت ناشی می شود که تمام پیچیدگی فناوری پهنای باند در چندین جزء میکروالکترونیکی ("تراشه") برنامه ریزی شده است و هزینه میکرو الکترونیک در تولید انبوه بسیار پایین است. در مورد بقیه اجزای دستگاه های باند پهن - الکترونیک مایکروویو، آنتن ها - به دلیل قدرت بسیار کم سیگنال های رادیویی مورد استفاده، ارزان تر و ساده تر از حالت معمول "باند باریک" هستند.

ایده NLS این است که برای انتقال اطلاعات استفاده می شود پهنای باند بسیار گسترده تراز آنچه برای انتقال عادی (در یک کانال فرکانس باریک) لازم است. دو روش اساساً متفاوت برای استفاده از چنین باند فرکانسی گسترده ای ایجاد شده است - روش طیف گسترده توالی مستقیم (DSSS) و روش طیف گسترده پرش فرکانس (FHSS). هر دوی این روش ها در استاندارد 802.11 (رادیو اترنت) گنجانده شده است.

روش توالی مستقیم (DSSS)

بدون وارد شدن به جزئیات فنی، روش توالی مستقیم (DSSS) را می توان به صورت زیر در نظر گرفت. کل باند فرکانس "عریض" استفاده شده به تعداد مشخصی از کانال های فرعی تقسیم می شود - طبق استاندارد 802.11، این کانال ها 11 هستند و ما این را در توضیحات زیر در نظر خواهیم گرفت. هر بیت از اطلاعات ارسال شده، طبق یک الگوریتم از پیش تعیین شده، به دنباله ای 11 بیتی تبدیل می شود و این 11 بیت با استفاده از هر 11 کانال فرعی به طور همزمان و موازی ارسال می شوند. پس از دریافت، دنباله بیت های دریافتی با استفاده از همان الگوریتم رمزگشایی می شود. یک جفت گیرنده فرستنده دیگر می تواند از الگوریتم رمزگذاری-رمزگشایی متفاوتی استفاده کند و چنین الگوریتم های مختلفی می تواند وجود داشته باشد.

اولین نتیجه آشکار استفاده از این روش محافظت از اطلاعات ارسالی در برابر استراق سمع است (گیرنده DSSS "خارجی" از الگوریتم متفاوتی استفاده می کند و قادر به رمزگشایی اطلاعات از فرستنده ای غیر از خود نخواهد بود). اما یکی دیگر از ویژگی های روش توصیف شده مهم تر است. این در این واقعیت نهفته است که به لطف 11 برابر تعدیل کارمی توان از انتقال صرف نظر کرد سیگنال قدرت بسیار کم (در مقایسه با سطح قدرت سیگنال هنگام استفاده از فناوری باند باریک معمولی)، بدون افزایش اندازه آنتن ها .

در عین حال، نسبت سطح سیگنال ارسالی به سطح بسیار کاهش می یابد. سر و صدا، (یعنی تداخل تصادفی یا عمدی)، به طوری که سیگنال ارسالی قبلاً در نویز عمومی قابل تشخیص نیست. اما به لطف افزونگی 11 برابری، دستگاه دریافت کننده همچنان می تواند آن را تشخیص دهد. مثل این است که همان کلمه ۱۱ بار برای ما نوشته شده باشد و برخی از نسخه ها با خط ناخوانا نوشته شده باشند، برخی دیگر نیمه پاک شده یا روی یک تکه کاغذ سوخته باشند - اما با این حال، در بیشتر موارد، ما قادر به تشخیص خواهیم بود. این کلمه با مقایسه تمام 11 نسخه چیست ...

یکی دیگر از ویژگی های بسیار مفید دستگاه های DSSS این است که به دلیل سطح توان بسیار پایین است خودسیگنال، آنها عملا با دستگاه های رادیویی معمولی تداخلی ندارند (قدرت بالا باند باریک)، زیرا این دومی سیگنال پهن باند را برای نویز در محدوده قابل قبول می گیرد. از سوی دیگر، دستگاه‌های معمولی با دستگاه‌های باند پهن تداخلی ندارند، زیرا سیگنال‌های پرقدرت آن‌ها هر کدام تنها در کانال باریک خود «نویز» می‌کنند و نمی‌توانند سیگنال پهنای باند را به طور کامل از بین ببرند. انگار با یک مداد نازک است، اما یک نامه بزرگ نوشته شده با یک قلم نمدی پررنگ سایه می اندازد - اگر ضربات پشت سر هم نباشند، می توانیم نامه را بخوانیم.

در نتیجه می توان گفت که استفاده از فناوری های باند پهن امکان استفاده از همان بخش از طیف رادیویی را فراهم می کند. دو برابر- دستگاه های باند باریک معمولی و "در بالای آنها" - دستگاه های باند پهن.

به طور خلاصه، می‌توانیم ویژگی‌های زیر را از فناوری NLS، حداقل برای روش توالی مستقیم برجسته کنیم:

- مصونیت تداخلی

- بدون تداخل با دستگاه های دیگر.

- محرمانه بودن ارسال ها

- مقرون به صرفه در تولید انبوه.

- امکان استفاده مکرر از همان قسمت از طیف.

روش پرش فرکانس (FHSS)

در رمزگذاری جهش فرکانس (FHSS)، کل پهنای باند اختصاص داده شده برای انتقال به تعدادی زیر کانال تقسیم می شود (طبق استاندارد 802.11، این کانال ها 79 هستند). هر فرستنده در هر لحظه فقط از یکی از این زیر کانال ها استفاده می کند و مرتباً از یک کانال فرعی به کانال دیگر می پرد. استاندارد 802.11 فرکانس چنین پرش هایی را ثابت نمی کند - می توان آن را در هر کشور متفاوت تنظیم کرد. این پرش ها به طور همزمان در فرستنده و گیرنده در یک توالی شبه تصادفی از پیش تعیین شده که برای هر دو شناخته شده است رخ می دهد. واضح است که بدون دانستن دنباله سوئیچینگ، دریافت دنده نیز غیرممکن است.

جفت فرستنده و گیرنده دیگر نیز از یک توالی پرش فرکانس متفاوت مستقل از اولی استفاده می کند. چنین توالی‌هایی می‌توانند در یک باند فرکانسی و در یک قلمرو خط دید (در یک "سلول") وجود داشته باشند. واضح است که با افزایش تعداد ارسال‌های همزمان، احتمال برخورد نیز افزایش می‌یابد، زمانی که مثلاً دو فرستنده به طور همزمان به فرکانس 45 هر کدام مطابق با توالی خود پریدند و یکدیگر را غرق کردند.

روش پرش فرکانس، مانند روش توالی مستقیم که در بالا توضیح داده شد، فراهم می کند محرمانه بودن و برخی مصونیت تداخلی انتقال ها. مصونیت تداخلی با این واقعیت تضمین می شود که اگر بسته ارسال شده در هیچ یک از 79 کانال فرعی دریافت نشود، گیرنده این را گزارش می دهد و ارسال این بسته در یکی از کانال های فرعی بعدی (در ترتیب پرش) تکرار می شود.

که با فرکانس مرکزی قابل مقایسه است. گاهی اوقات از ضریب 1/10 استفاده می شود، یعنی. اگر عرض طیف حدود 1/10 فرکانس ارسال سیگنال باشد، سیگنال پهن باند در نظر گرفته می شود. با طیف باریک تر، سیگنال باند باریک و با طیف گسترده تر، فوق باند خواهد بود.

• سیگنال های فرکانس گسسته، DS
• سیگنال های کلیدی تغییر فاز، PM
• سیگنال های مدوله شده فرکانس، FMS
• طیف گسترده توالی مستقیم (DSSS)

بنیاد ویکی مدیا 2010.

ببینید «سیگنال‌های باند پهن» در فرهنگ‌های دیگر چیست:

GOST R ISO 12124-2009: آکوستیک. روش‌های اندازه‌گیری ویژگی‌های صوتی سمعک در گوش انسان- اصطلاحات GOST R ISO 12124 2009: آکوستیک. روش‌های اندازه‌گیری ویژگی‌های صوتی سمعک بر روی سند اصلی گوش انسان: زاویه آزیموت 3.18 فرود صدا: زاویه بین صفحه تقارن ...

اثر چند مسیری اثری است که هنگام انتشار سیگنال ها مشاهده می شود. در شرایط وجود در نقطه دریافت سیگنال رادیویی نه تنها مستقیم، بلکه یک یا یک سری کامل از پرتوهای منعکس شده نیز ایجاد می شود. به زبان ساده، به آنتن ... ... ویکی پدیا

- (از رادیو ... و لات. محل قرارگیری، مکان) رشته ای از علم و فناوری که موضوع آن رصد با روش های رادیو تکنیکی (رصد رادار) اجسام مختلف (هدف)، کشف، تشخیص، ... ... دایره المعارف بزرگ شوروی

سیگنال یک تغییر در یک کمیت فیزیکی است، که اطلاعاتی را به روشی خاص رمزگذاری شده یا هماهنگ شده است (که قبلا با گیرنده توافق شده است) بدون تغییر در یک کمیت فیزیکی. یکی از مفاهیم اساسی سایبرنتیک. در ... ... ویکی پدیا

طیف فرکانس 1 2 گیگاهرتز طیف طول موج از 30 تا 15 سانتی متر طبقه بندی ITU (روس.) ELF ELF NPV VHF LF MF HF VHF ... ویکی پدیا

ارتباط هیدروآکوستیک- تبادل اطلاعات از طریق محیط آبی که از طریق آن سیگنال های هیدروآکوستیک بین شناورهای سطحی، زیردریایی ها، غواصان و غیره منتشر می شود. اطلاعات ارسالی سیگنال های صوتی و پیام های رمزگذاری شده است. ارتباط هیدروآکوستیک ... ... مرجع دایره المعارف دریایی

نباید با کوتاه نویسی اشتباه گرفته شود. درخواست "Cryptographic" به اینجا هدایت می شود. در مورد رمزنگاری در روسیه باستان، به رمزنگاری روسی قدیمی مراجعه کنید. استگانوگرافی (از یونانی στεγανός پنهان + γράφω می نویسم؛ به معنای واقعی کلمه رمزنگاری) علم ... ... ویکی پدیا است.

مقایسه دیفرانسیل- 3.27 اندازه گیری مقایسه دیفرانسیل که در آن سطح سیگنال تست از SPL در نقطه اندازه گیری کم می شود. توجه داشته باشید در صورت استفاده از سیگنال های باند پهن، سطح صدا باید اندازه گیری شود ... ... فرهنگ لغت - کتاب مرجع شرایط اسناد هنجاری و فنی

ضریب انتقال صدای گوش باز- 3.29 بهره واقعی گوش بدون کمک REUG تفاوت بین سطح فشار صوت در نقطه اندازه گیری و سطح سیگنال تست به عنوان تابعی از فرکانس سیگنال تست با کانال گوش باز ... ... فرهنگ لغت - کتاب مرجع شرایط اسناد هنجاری و فنی

ضریب انتقال صدا از گوش پوشیده شده توسط سمعک روشن- تفاوت REAG 3.33 واقعی گوش کمکی بین سطح فشار صوت در نقطه اندازه گیری و سطح سیگنال تست به عنوان تابعی از فرکانس سیگنال تست ... ... فرهنگ لغت - کتاب مرجع شرایط اسناد هنجاری و فنی

معرفی

سیستم های ارتباطی پهن باند هدف و ویژگی های آنها

اصول استفاده از سیگنال های نویز مانند در سیستم های ارتباطی

سیستم هایی با سیگنال های شبه تصادفی

دنباله های حداکثر طول

بلوک دیاگرام مولدهای دنباله کد خطی

نرخ نماد و طول کد

7. تولید کدها با سرعت بالا

معرفی

روش های انتقال پهنای باند برای اولین بار در پایان جنگ جهانی دوم در سیستم های رادیویی-فنی نظامی برای اطمینان از گسترش برد بالا و مبارزه با تداخل عمدی دشمن مورد استفاده قرار گرفت. در حال حاضر این روش ها بهبود یافته و بسیاری از کاستی ها برطرف شده است. سیستم‌های دارای NLS (سیگنال‌های شبه نویز) به دلیل ویژگی‌هایی مانند: ایمنی نویز تحت تأثیر تداخل قدرتمند و آدرس‌دهی کد تعداد زیادی از مشترکین و جداسازی کد آنها هنگام کار در یک باند فرکانسی مشترک در حال گسترش بیشتری هستند. همان زمان.

1.سیستم های ارتباطی پهن باند هدف و ویژگی های آنها

سیستم پهنای باند - سیستمی که سیگنال ارسالی آن پهنای باند بسیار وسیعی را اشغال می کند و به طور قابل توجهی از حداقل پهنای باند مورد نیاز برای انتقال اطلاعات فراتر می رود. در واقع یک نماد با یک دنباله کد طولانی نشان داده می شود که کار با نویز بالایی را ممکن می کند، زیرا حتی اگر بخشی از این دنباله توسط نویز تحریف شود، می توان آن را در سمت گیرنده بازیابی کرد.

بهترین مثال شناخته شده مدولاسیون باند پهن، مدولاسیون فرکانس معمولی با شاخص مدولاسیون بزرگتر از یک است. پهنای باند اشغال شده توسط سیگنال FM نه تنها تابعی از پهنای باند سیگنال اطلاعات، بلکه همچنین "عمق" مدولاسیون است. در تمام سیستم‌های باند پهن، افزایش نسبت قدرت سیگنال به نویز در طول مدولاسیون و دمودولاسیون به دست می‌آید. با سیگنال های FM، SNR در خروجی دمدولاتور به صورت زیر است:

جایی که - حداکثر مقدار شاخص مدولاسیون فرکانس؛

SNR در باند پایه یا در باند سیگنال اطلاعات، که در آن S قدرت سیگنال است. N قدرت نویز است.

پهنای باند FM را می توان به عنوان یک روش انتقال باند پهن در نظر گرفت، زیرا طیف فرکانس بالا دریافتی (طیف فرکانس رادیویی) دارای عرضی است که به طور قابل توجهی بیشتر از عرض طیف فرکانسی اشغال شده توسط سیگنال اطلاعات است.

از بین تمام انواع مدولاسیون پهنای باند ممکن، سه نوع اصلی زیر قابل تشخیص است:

.مدولاسیون یک حامل با دنباله کد دیجیتال با نرخ تکرار نماد چندین برابر بیشتر از پهنای باند سیگنال اطلاعات. چنین سیستم هایی به عنوان سیستم های سیگنال شبه تصادفی تک فرکانس نامیده می شوند.

.مدولاسیون با تغییر (تغییر) فرکانس حامل در زمان های گسسته به میزان معینی که مقدار آن توسط دنباله کد مشخص می شود. به این تغییرات فرکانس «پرش فرکانس» می گویند. در این حالت انتقال های لحظه ای از یک فرکانس به فرکانس دیگر در فرستنده اتفاق می افتد که هر کدام از مجموعه ای از پیش تعیین شده انتخاب می شوند و ترتیب استفاده از فرکانس ها توسط دنباله کد تعیین می شود.

.پالس های خطی FM که در نتیجه فرکانس حامل در یک باند فرکانس وسیع در زمانی برابر با مدت زمان پالس تغییر می کند.

روش انتقال پهنای باند توسط K.E.Shannon کشف شد که اولین کسی بود که مفهوم ظرفیت کانال را در نظر گرفت:

که در آن C توان عملیاتی، بیت / ثانیه است. W پهنای باند، هرتز است. S قدرت سیگنال است. N قدرت نویز است.

این معادله رابطه ای بین امکان ارسال بدون خطا اطلاعات در یک کانال با SNR معین و پهنای باند اختصاص داده شده برای انتقال اطلاعات برقرار می کند.

برای هر SNR معین، با افزایش پهنای باند اختصاص داده شده برای انتقال اطلاعات، نرخ خطای انتقال پایینی به دست می آید.

لازم به ذکر است که خود اطلاعات را می توان به روش های مختلفی در سیگنال پهن باند درج کرد. معروف ترین روش شامل قرار دادن اطلاعات روی یک تعدیل کننده باند پهن است (شکل 1).

شکل 1 بلوک دیاگرام یک سیستم با سیگنال های شبه تصادفی تک فرکانس و شکل موج در نقاط مختلف آن.

توالی کد قبل از مدوله کردن حامل برای به دست آوردن سیگنال پهن باند. این روش برای هر سیستم پهنای باندی که از یک دنباله کد برای پخش طیف سیگنال فرکانس بالا استفاده می کند (سیگنال های سیگنال شبه تصادفی تک فرکانس و چند فرکانس) مناسب است. بدیهی است که اطلاعات ارسال شده در این مورد باید به شکل دیجیتالی ارائه شود، زیرا تحمیل اطلاعات بر روی دنباله کد باینری معمولاً به عنوان یک مدول اضافه 2 انجام می شود. در تجسم دیگر، اطلاعات نمی تواند برای مدولاسیون مستقیم " استفاده شود. حامل" قبل از گسترش طیف ... در این مورد، معمولاً از یکی از انواع مدولاسیون زاویه ای استفاده می شود، زیرا در سیستم های باند پهن معمولاً مطلوب است که پوشش سیگنال فرکانس بالا خروجی ثابت باشد.

برخی از ویژگی های سیستم های باند پهن را باید ذکر کرد:

توانایی آدرس دهی انتخابی؛ امکان چندگانه سازی بر اساس تقسیم کد برای سیستم های دسترسی چندگانه؛ ارائه انتقال مخفی از طریق استفاده از سیگنال هایی با چگالی توان طیفی کم. مشکل در رمزگشایی پیام ها هنگام گوش دادن؛ وضوح بالا در اندازه گیری برد؛ ایمنی سر و صدا.

با این حال، غیرممکن است که یک سیستم به طور همزمان همه ویژگی های فوق را داشته باشد. به عنوان مثال، انتظار اینکه سیگنالی با مخفی کاری خوب بتواند به طور همزمان در پس زمینه تداخل شدید دریافت شود دشوار است. با این حال، سیستم می‌تواند هر دوی این الزامات را با استفاده از حالت انتقال توان کمتر در مواقعی که مخفی کاری مورد نیاز است و حالت انتقال توان بالاتر برای سرکوب تداخل برآورده کند.

.اصول استفاده از سیگنال های نویز مانند در سیستم های ارتباطی

سیگنال‌های شبه نویز (NLS) سیگنال‌هایی هستند که حاصل ضرب عرض طیف F در مدت زمان T بسیار بیشتر از واحد است. این محصول پایه سیگنال نامیده می شود و B نشان داده می شود، یعنی:

ShPS دارای B >> 1 است. سیگنال های نویز مانند گاهی اوقات پیچیده نامیده می شوند در مقابل سیگنال های ساده B = 1.

در سیستم های ارتباطی با NLS، عرض طیف NLS F همیشه بسیار بزرگتر از عرض طیف پیام ارسال شده است. در سیستم های ارتباطی دیجیتالی که اطلاعات را به صورت نمادهای باینری انتقال می دهند، مدت زمان NLS و نرخ انتقال اطلاعات R با نسبت T = 1 / R مرتبط است بنابراین، پایه NLS:

با گسترش طیف NLS نسبت به طیف پیام مشخص می شود. در سیستم های ارتباطی آنالوگ که فرکانس پیام بالایی W و فرکانس نمونه برداری 2 وات است،

و اگر B >> 1، سپس F >> R و F >> 2W

از در نظر گرفتن ویژگی های اصلی NLS نتیجه می شود که استفاده از NLS در سیستم های ارتباطی این امکان را فراهم می کند که مصونیت نویز بالایی در برابر تداخل قدرتمند، مخفی بودن، هدف گیری، عملکرد در یک باند فرکانسی مشترک، مبارزه با چند مسیر، دقت اندازه گیری و وضوح بالا ایجاد کند. ، EMC خوب با بسیاری از سیستم های مهندسی رادیو.

3.سیستم هایی با سیگنال های شبه تصادفی

سیستم های سیگنالینگ شبه تصادفی شناخته شده ترین و گسترده ترین در بین سیستم های باند پهن هستند. بنابراین، روش تعیین برد، توسعه یافته در آزمایشگاه نیروی محرکه جت، با موفقیت در سیستم RANGER و سایر برنامه های فضایی، بر اساس استفاده از توالی های شبه تصادفی استفاده می شود.

در سیستم‌های ارتباط رادیویی دیجیتال یا شخصی با استفاده از CDMA (دسترسی چندگانه بر اساس جداسازی کانال با طیف گسترده) و گسترش طیف، وظایف اصلی زیر با استفاده از توالی‌های شبه تصادفی حل می‌شوند:

.گسترش طیف سیگنال مدوله شده برای افزایش پهنای باند انتقال.

.جداسازی سیگنال ها از کاربران مختلف با استفاده از یک باند فرکانسی برای انتقال در حالت دسترسی چندگانه.

سیستم های ارتباط رادیویی هنر قبلی از PRS های دیجیتال باینری به عنوان سیگنال های پخش کننده استفاده می کنند. توابع همبستگی خودکار و متقابل این دنباله ها در جابجایی های گسسته که مضربی از مدت زمان نماد در ناحیه مورد نظر هستند، با شمارش تعداد تطابق ها و عدم تطابق ها در یک مقایسه کاراکتر به نویسه (بیتی) محاسبه می شوند.

برای گسترش طیف و بارگذاری یکنواخت پهنای باند انتقال، چگالی طیفی یک دنباله منفرد باید مانند ABGN یکنواخت باشد.

دومین و سخت ترین کار با PRP در یک سیستم CDMA چند کاربره، جداسازی سیگنال ها از کاربران مختلف با استفاده از یک باند انتقال است. سیگنال PSP به عنوان یک "کلید" برای هر کاربر عمل می کند و به گیرنده اجازه می دهد تا سیگنال در نظر گرفته شده برای خود را انتخاب کند. بنابراین، مجموعه کامل PRP باید به گونه ای انتخاب شود که همبستگی متقاطع بین هر جفت توالی به اندازه کافی کوچک باشد. این به شما امکان می دهد سطح تداخل در کانال های مجاور را به حداقل برسانید. در تئوری، مجموعه سیگنال های پخش متعامد (به عنوان مثال، توابع پایه سری فوریه و توابع والش) دارای مقدار همبستگی متقاطع صفر هستند.

با این حال، در سیستم‌های ارتباط رادیویی واقعی، لازم است از سادگی شکل‌گیری منسجم پهنای باند در طرف‌های فرستنده و گیرنده اطمینان حاصل شود. از جمله معروف ترین و به خوبی مطالعه شده PRP توالی حداکثر طول (M-sequences) است. آنها برای سیستم های طیف گسترده تک کاربره بسیار جذاب هستند و به طور گسترده در کاربردهای نظامی مورد استفاده قرار گرفته اند. از نقطه نظر الزامات ویژگی های همبستگی ارائه شده در سیستم های ارتباطی سلولی یا شخصی CDMA، دنباله های Gold، Kasami و Walsh جالب تر هستند. در برخی موارد، آنها با دنباله های M ترکیب می شوند.

ویژگی های دنباله های شبه تصادفی

سه ویژگی اساسی برای هر دنباله تناوبی وجود دارد که می توان از آنها به عنوان یک بررسی تصادفی استفاده کرد.

.تعادل: برای هر بازه دنباله، تعداد یکهای باینری نباید بیش از یک عنصر با تعداد صفرهای باینری متفاوت باشد.

.سیکلی بودن. چرخه یک دنباله پیوسته از اعداد دودویی یکسان است. ظهور یک رقم باینری متفاوت به طور خودکار چرخه جدیدی را شروع می کند. طول چرخه برابر است با تعداد ارقام موجود در آن. مطلوب است، در هر قطعه دنباله، حدود نیمی از هر دو نوع چرخه به طول 1، حدود یک چهارم از طول 2، حدود یک هشتم از طول 3، و غیره.

.همبستگی. اگر بخشی از یک دنباله و کپی چرخه‌ای آن از نظر عنصر مقایسه شوند، مطلوب است که تعداد تطابق‌ها با تعداد عدم تطابق بیش از یک تفاوت نداشته باشد.

ویژگی های سیگنال های شبه تصادفی

سیگنال های مورد استفاده در سیستم های باند پهن را می توان به روش های مختلفی به دست آورد. در سیستمی با سیگنال شبه تصادفی تک فرکانس، مدولاسیون "حامل" توسط یک دنباله کد انجام می شود، در این مورد، کلید شیفت فاز "حامل" استفاده می شود و فرکانس کلیدزنی با تعیین می شود. فرکانس نمادهای دنباله کد، به عنوان مثال، یک مقدار فاز برای انتقال یک حامل نماد دنباله کد "تک" استفاده می شود، و برای انتقال یک "صفر" کاراکتر متفاوت است. انواع پیچیده تری از کلیدهای تغییر فاز نیز استفاده می شود (به عنوان مثال، کلید زدن چهار فاز)، با این حال، برای هر یک از آنها، مطابقت یک به یک بین فاز حامل ارسال شده و دنباله کد مرجع یا توالی کد وجود دارد. لازم به ذکر است که مدولاسیون متعادل اغلب مورد استفاده قرار می گیرد. چند دلیل برای دومی وجود دارد.

اول، عدم وجود یک "حامل" تشخیص سیگنال را دشوار می کند و به روش های پردازش بسیار پیچیده ای نیاز دارد. بدیهی است که در این مورد استفاده از یک گیرنده معمولی برای اختصاص "حامل" منطقی نیست، زیرا سطح دومی به طور قابل توجهی کمتر از سطح "نویز" تولید شده توسط مدولاسیون کد است.

دوم، مزیت روش انتقال سرکوب شده «حامل» این است که توان بیشتری برای انتقال محموله منحرف می‌شود، زیرا تمام توان فرستنده فقط برای ارسال سیگنال شبه تصادفی استفاده می‌شود.

سوم، پوشش سیگنال دارای یک سطح ثابت است، به طوری که کارایی استفاده از توان ارسالی در پهنای باند اختصاص داده شده به حداکثر می رسد. AIM همچنین می تواند برای انتقال استفاده شود که در آن "حامل" با یک دنباله کد مدوله می شود. این به شما اجازه می دهد تا طیف قدرت نزدیک به با این حال، قدرت موثر در سمت گیرنده در حال حاضر کمتر است. بنابراین، یک توان پیک بالاتر برای ارائه همان محدوده برای سیستم مورد نیاز خواهد بود.

چهارم، مدولاتور دو فاز یک دستگاه نسبتا ساده است. برای ایجاد آن فقط به دو ترانسفورماتور و چند دیود نیاز است. FSK های پیچیده تر حداقل به چنین نوسان ساز نیاز دارند که فرکانس آن بر اساس فرمان تغییر می کند. حفظ چنین انتقال انعطاف پذیری از یک فرکانس به فرکانس دیگر دشوار است. پایداری فرکانس تولید شده

4. دنباله های حداکثر طول

طبق تعریف، کدهای ماکزیمم طول، کدهایی هستند که می توان آنها را با یک شیفت رجیستر یا واحد تأخیر با طول معین به دست آورد. طول یک دنباله باینری با حداکثر طولی که می توان با استفاده از یک ژنراتور ساخته شده بر اساس یک شیفت رجیستر به دست آورد. ، که در آن n تعداد بیت های رجیستر شیفت است. مولد توالی شامل یک شیفت رجیستر و یک مدار منطقی متناظر است که از خروجی آن، از طریق یک حلقه بازخورد، اطلاعات مربوط به ترکیب منطقی حالت دو یا چند بیت آن به ورودی شیفت رجیستر داده می شود. سیگنال در خروجی مولد توالی و وضعیت n بیت های آن در هر بازه ساعت ثابت تابعی از حالات بیت های آن است که در حلقه بازخورد در بازه های ساعت قبلی گنجانده شده است.

تمام دنباله های کد حداکثر طول دارای ویژگی های زیر هستند:

.در دنباله یک عدد بیشتر از صفر وجود دارد.

.برای توزیع دنباله‌ها، محاسبه توزیع طول‌های اجرا از «صفر» و «یک» که برای یک کد یکسان هستند، آسان است. مکان نسبی این اجراها از دنباله ای به دنباله دیگر متفاوت است، اما تعداد اجراهای با طول یکسان بدون تغییر باقی می ماند.

.تابع همبستگی حداکثر طول کد به گونه ای است که برای همه مقادیر تاخیر برابر با -1 است، به جز برای منطقه 0 ± 1، که در آن مقادیر تابع همبستگی از -1 تا متفاوت است. (طول دنباله)

.اضافه کردن مدول 2 از هر دنباله ای با حداکثر طول با دنباله ای به دست آمده از هر جابجایی چرخه ای از همان دنباله توسط تعداد معینی از موقعیت ها منجر به دنباله جدیدی می شود که نشان دهنده یک جابجایی چرخه ای از همان دنباله با تعداد متفاوتی از موقعیت ها است.

.هر حالت ممکن، یا ترکیب n بیتی از یک مولد n بیت معین، در طول تشکیل دوره کامل کد در نقطه ای از زمان فقط 1 بار رخ می دهد. هر حالت فقط برای یک بازه ساعت وجود دارد. یک استثنا ترکیبی از همه صفرها است، در عملکرد عادی این اتفاق نمی افتد و نباید رخ دهد.

5. سکانس های گولد

در مقایسه با دنباله‌های M معمولی، توالی‌های گولد برای سیستم‌های CDMA چند کاربره جذاب‌تر هستند. این سیستم ها به تعداد بسیار بیشتری از دنباله ها با خواص خوب و همبستگی بین آنها نیاز دارند. روش ساخت چنین توالی هایی توسط گولد توضیح داده شد.

این روش شامل اضافه کردن مود 2 از دو دنباله M مختلف است که توسط یک مولد ساعت کلاک شده اند. (شکل 2.)

شکل 2 نمونه ای از تشکیل دنباله کد گولد با استفاده از ژنراتورها و.

ضروری ترین نکته در تشکیل یک دنباله طلایی با خواص همبستگی "خوب" این است که فقط از جفت های خاصی از دنباله های M که ترجیح نامیده می شوند، می توان استفاده کرد.

از آنجایی که هر دو M-Sequence دارای طول L یکسانی هستند و توسط یک ژنراتور کلاک می شوند، دنباله طلایی تولید شده دارای طول L است، اما دنباله ای با حداکثر طول نیست. فرض کنید n تعداد بیت های رجیستر شیفت در مولد توالی M باشد، سپس طول دنباله های گولد باشد. ... با انتخاب جفت دنباله‌های M مناسب، مجموعه‌ای از دنباله‌های گولد با ویژگی‌های همبستگی "خوب" به دست می‌آید.

مولد کد گولد

ارزش مولدهای توالی کد گولد در این واقعیت نهفته است که به شما امکان می دهند تعداد زیادی دنباله کد را به دست آورید. و فقط به دو ترکیب از شیرها برای حلقه بازخورد نیاز دارد. مزیت اصلی این توالی کد این است که برای تشکیل آنها به تعداد کمی ضربه در حلقه بازخورد نیاز است. بنابراین، ژنراتورهای توالی ثبت تغییر تک ضربه ای ساده (HRC) را می توان در حالی که توانایی تولید تعداد زیادی توالی کد را حفظ کرد، استفاده کرد. یک HRM ساده با یک ضربه در حلقه بازخورد سریع‌ترین تولیدکننده ممکن توالی کد است، یعنی امکان بالقوه تولید دنباله‌های کد گولد با نرخ تکرار نماد باینری مطابق با حداکثر فرکانس ساده‌ترین HRM وجود دارد.

شکل گیری دنباله های کد گولد بر اساس عملیات مدول جمع 2 از یک جفت دنباله خطی با حداکثر طول است (شکل 3)

شکل 3. ساختار مولد توالی کد گولد

افزودن توالی کدهای تشکیل شده با استفاده از یک مولد ساعت، کاراکتر به کاراکتر انجام می شود. روابط فازی یکسان بین دو مولد توالی حفظ می شود و دنباله های کد تولید شده به اندازه دو دنباله کد اصلی که عملیات جمع روی آنها اعمال می شود، طول دارند، اما دنباله های کد حاصل دیگر حداکثر نیستند.

علاوه بر این واقعیت که طرح گولد امکان تشکیل تعداد زیادی دنباله کد را می دهد، مزیت دیگری نیز دارد. کدهای گولد را می توان طوری انتخاب کرد که تابع همبستگی متقابل برای همه دنباله های کد دریافتی از یک مولد معین یکسان باشد و بزرگی قله های جانبی آن محدود باشد. بنابراین، استفاده از دنباله‌های کد گولد در جایی که تعداد زیادی سیگنال برای ایجاد یک سیستم چندگانه تقسیم کد مورد نیاز است، مفید است. برای حداکثر توالی با طول یکسان، نمی توان از قبل تضمین کرد که قله های جانبی CCF از مقدار از پیش تعیین شده تجاوز نکند.

6.نرخ نماد و طول کد

انتخاب نرخ تکرار نمادهای دنباله کد بر تعدادی از پارامترهای سیستم های باند پهن تأثیر می گذارد. این بیشتر در سیستمی با سیگنال های شبه تصادفی تک فرکانس مشهود است، که در آن باند فرکانسی ارسالی مستقیماً توسط فرکانس نمادهای دنباله کد تعیین می شود. عرض لوب اصلی طیف فرکانس سیگنال رادیویی برابر با نرخ نماد دو برابر شده دنباله کد است. میزان تکرار دنباله کد به سرعت تکرار نمادهای دنباله کد (فرکانس ساعت) نیز بستگی دارد. نرخ تکرار دنباله کد = است .

نرخ تکرار دنباله کد، فاصله بین نزدیکترین خطوط طیفی مجاور را در طیف فرکانس سیگنال رادیویی خروجی تعیین می کند و یکی از مقادیری است که باید در طول فرآیند طراحی سیستم مورد توجه قرار گیرد.

هنگام انتخاب نرخ تکرار دنباله کد، لازم است که دوره دنباله کد از حداکثر زمان عملکرد سیستم ها بیشتر شود.

جدول 1 داده های مختلفی را در مورد دنباله های کد با حداکثر طول با نرخ تکرار نماد برابر با دو نشان می دهد. کاراکتر / s .

جدول 1 دوره های توالی کد برای M

دنباله هایی با طول های مختلف با نرخ تکرار dv. کاراکتر / s .

عامل دیگری که باید در انتخاب نرخ تکرار نماد دنباله کد و طول آن در نظر گرفته شود، رابطه بین نرخ تکرار دنباله کد و پهنای باند اطلاعات و همچنین هدف سیستم محدوده است.

توصیه می شود نرخ تکرار دنباله کد را در سیستمی با سیگنال شبه تصادفی تک فرکانس با انتخاب طول دنباله کد تنظیم کنید تا این فرکانس در باند فرکانس اطلاعات قرار نگیرد. در غیر این صورت، نویز اضافی به ورودی های دمدولاتورهای فرکانس پایین منتقل می شود، به خصوص زمانی که در معرض نویز مصنوعی قرار می گیرند.

در مواردی که بیشترین اهمیت دامنه است، انتخاب مناسب فرکانس نمادهای دنباله کد می تواند دقت اندازه گیری را بهبود بخشد و حتی گاهی وضوح را افزایش دهد. اگر نرخ تکرار نمادهای باینری به گونه‌ای انتخاب شود که برای هر مایل تاخیر (زمان انتشار، تعداد صحیح نمادهای باینری وجود داشته باشد)، برای اندازه‌گیری محدوده کافی است مقدار جابه‌جایی کد بدون اعمال اصلاح اضافی محاسبه شود. .

7.تولید کد با سرعت بالا

در عمل، تولید توالی کد باینری با نرخ نماد بالا مطلوب است. نرخ تکرار بالای نمادهای دنباله کد امکان تشکیل سیگنال با طیف گسترده ای از فرکانس ها را فراهم می کند. این امر به ویژه در مواقعی که لازم است طیف سیگنال اطلاعات پرسرعت (با فرکانس باند پایه گسترده) گسترش یابد یا زمانی که برای اطمینان از ایمنی نویز خوب سیستم لازم است، مهم است. سرعت انتقال اطلاعات می تواند به چندین مگابیت برسد و بدیهی است که نتیجه مطلوب را می توان با استفاده از توالی کد با نرخ نماد تا صدها میلیون در ثانیه به دست آورد.

انتخاب اعداد بیت برای اتصال بازخورد کار آسانی نیست، اما جداول جستجویی وجود دارد که در آنها فهرست شده‌اند. در هر صورت یکی از نقاط اتصال خروجی با مرتبه بالاست. جدول 2 نقاط اتصال فیدبک را برای ثبات های شیفت با تعداد بیت های متفاوت N نشان می دهد (تعداد بیت ها از صفر شمارش می شوند).

جدول 2 نقاط اتصال بازخورد

N7815162431خروجی ها6,57,6,4,214,1315,13,12,1023,22,21,1630,17

جدول نشان می دهد که بهتر است تعداد ارقامی را که مضرب 8 نباشد، مثلاً 7.15 یا 31 در نظر بگیریم. در این حالت، فقط از دو خروجی برای بازخورد استفاده می شود، یعنی یک "انحصاری" دو ورودی. عنصر OR کافی است. دوره توالی خروجی ژنراتور (2N-1) چرخه ساعت است، N- تعداد بیت های کد خروجی (به جز یک) یک بار اتفاق می افتد. تعداد یکها در سیگنال خروجی از تعداد صفرها در یک بیشتر است. حداکثر فرکانس تشکیل نمادهای دنباله کد نه تنها با سرعت عناصر ثبت تغییر استفاده شده در ژنراتور، بلکه با تاخیر سیگنال ها در مدار بازخورد تعیین می شود. از آنجایی که سیگنال در خروجی حلقه بازخورد حاوی اطلاعاتی در مورد وضعیت برخی از بیت‌های رجیستر شیفت برای لحظه بعدی عملکرد آن است، تمام فرآیندهای موجود در فلیپ فلاپ‌های مورد استفاده به عنوان نقاط بازخورد و همه مدول‌های جمع کننده 2 باید به طور کامل قبل از لحظه ساعت بعدی، نمادهای تولید حداکثر فرکانس دنباله کد توسط ژنراتور در قالب یک ثبت تغییر به پایان می رسد.

جایی که - زمان مورد نیاز برای جابجایی بیت رجیستر شیفت از یک حالت به حالت دیگر. زمان انتشار سیگنال در طول مدار بازخورد؛ مدت زمان پالس های ساعت

سرعت یک GDS ساده را می توان با ترتیب مناسب مدار بازخورد، یعنی با استفاده از جمع موازی سریال، همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است، که در آن ساختار (a) مدار فیدبک معادل ساختار (b) است، افزایش داد، اما برای دنباله دوم، فقط دو دروازه منطقی هم سطح

شکل 4 مقایسه سرعت عملکرد دو ساختار GDS.

در حال حاضر هیچ ساختار GDS با مدار فیدبک سریال موازی وجود ندارد، بنابراین همیشه برای هر تپ فیدبک یک مدول جمع کننده 2 مورد نیاز است.اما یک GDS مدولار نرخ پاسخگویی بالایی با تعداد ضربه های زیاد دارد.

با توجه به پایداری کم عملکرد مولدهای مستقیم برای تشکیل دنباله های کد با نرخ تکرار نماد بالا، چندین روش برای تشکیل توالی کد ترکیبی با استفاده از یک GDS با ساختار کمتر پیچیده توسعه داده شده است. چنین مولدهایی که توالی کدهای ترکیبی را تولید می کنند که دارای تعدادی مزیت با نرخ نماد بالا هستند، عبارتند از مولدهای گولد و مولدهای آبشاری.

نتیجه

کد سیگنال پهنای باند

سیستم های پهن باند نسبت به سایر سیستم های انتقال داده مزایای زیادی دارند. با تشکر از سود بزرگ در رابطه (حدود 30 دسی بل) پیاده سازی سیستم های ارتباطی ماهواره ای امکان پذیر شد.

در این زمینه پتانسیل زیادی برای پیاده سازی سیستم های جدید با سرعت بالاتر و در نتیجه با تعداد مشترکین زیاد، مخفی کاری بهتر و مصونیت صوتی بهتر وجود دارد.

تدریس خصوصی

برای بررسی یک موضوع به کمک نیاز دارید؟

کارشناسان ما در مورد موضوعات مورد علاقه شما مشاوره یا خدمات آموزشی ارائه خواهند داد.
درخواست ارسال کنیدبا ذکر موضوع در حال حاضر برای اطلاع از امکان اخذ مشاوره.

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

سیستم های ارتباطی با ShPS جایگاه ویژه ای در بین سیستم های ارتباطی مختلف دارند که با ویژگی های آنها توضیح داده می شود. اولاً، هنگامی که در معرض تداخل قوی قرار می گیرند، ایمنی بالای سر و صدا دارند. ثانیاً، آنها آدرس‌دهی کد تعداد زیادی از مشترکین و تقسیم کد آنها را هنگام کار در یک باند فرکانسی مشترک ارائه می‌کنند. ثالثاً، سازگاری اطلاعات دریافت را با قابلیت اطمینان بالا در اندازه گیری پارامترهای حرکت یک جسم با دقت و وضوح بالا تضمین 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 اجرای دستگاه‌های شکل‌دهی و پردازشی در ابعاد قابل قبول را نمی‌داد، برای مدت طولانی سیستم‌های ارتباطی با NLS به طور گسترده توسعه نیافته است. 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 در برابر چنین تداخلی، لازم است از NLS با پایه های فوق العاده بزرگ (ده ها صد هزار) استفاده شود، مجموعه (سیستم) سیگنال باید از ده ها تا صدها میلیون NLS با پایه های فوق العاده بزرگ تشکیل شود. لازم به ذکر است که پایه های تئوری NLS با پایه های بسیار بزرگ به تازگی شکل گرفته است.(CCD) همه این دلایل باعث رونق دوره جدیدی از سیستم های ارتباطی با NBS شده است که در نتیجه چنین سیستم هایی نسل دوم بعد از مدتی ظاهر می شود.

هدف جامع این کتابچه راهنمای آموزشی تقویت و ارتقای دانش مرتبط با دوره تئوری سخنرانی ها - «روش های دیجیتال پردازش سیگنال» است. این راهنما برای پشتیبانی از دوره تئوری در نظر گرفته شده است تا دانش آموزان بتوانند سیگنال های باند پهن و سیستم های ارتباطی را با استفاده از رایانه شخصی تمرین کنند.

اهداف کتابچه راهنمای آموزشی عبارتند از:

آشنایی با انواع اصلی ShPS;

مطالعه روش های پردازش NLS;

مطالعه سیگنال‌های کلیددار تغییر فاز با استفاده از مثال‌هایی از کد بارکر و توالی‌های M.

بررسی خواص NLS با استفاده از یک برنامه کامپیوتری خاص

ماژول: "سیستم های ارتباطی پهن باند"

درک سیگنال های باند پهن

تعریف NLS استفاده از ShPS در سیستم های ارتباطی

سیگنال‌های پهن باند (پیچیده، نویز مانند) (NLS) سیگنال‌هایی هستند که در آن‌ها محصولات پهنای طیف فعال F با مدت زمان T بسیار بیشتر از واحد هستند. این محصول پایه سیگنال B. برای NLS نامیده می شود

B = FT >> 1 (1)

سیگنال های پهن باند گاهی اوقات به عنوان سیگنال های پیچیده نامیده می شوند، برخلاف سیگنال های ساده (مثلا مستطیل، مثلث و غیره) با B = 1. از آنجایی که سیگنال هایی با مدت زمان محدود دارای طیف نامحدودی هستند، روش ها و تکنیک های مختلفی برای تعیین عرض طیف استفاده می شود.

بالا بردن پایه در NLS با مدولاسیون (یا کلید زدن) اضافی در فرکانس یا فاز در 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 سیگنالی 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.

ShPS در سیستم های ارتباطی باند پهن (BSS) استفاده شده است، به عنوان:

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

ایجاد مصونیت بالای سر و صدای ارتباط؛

به شما امکان می دهد با تقسیم پرتوها با انتشار چند مسیری امواج رادیویی با موفقیت مبارزه 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.

اطمینان از سازگاری الکترومغناطیسی (EMC) ShPSS با ارتباطات رادیویی باند باریک و سیستم های پخش رادیویی، سیستم های پخش تلویزیونی.

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

ایمنی نویز ShPSS.

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

که در آن c2 = Рс / Рп (Рс، Рп - قدرت NLS و تداخل)؛

q2 = 2E / Np، E انرژی NLS است، Np چگالی توان طیفی تداخل در باند NLS است. بر این اساس، E = PcT، a Np = Pp / F.

ب - پایه SHPS.

نسبت سیگنال به نویز در خروجی q2 مشخصه های عملیاتی دریافت NLS و نسبت سیگنال به نویز در ورودی c2 سیگنال و انرژی نویز 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 NLS در حین پردازش یا به سادگی بهره پردازش نامیده می شود. از (2)، (3) چنین است که تقویت پردازش KShPS = 2V. در NSS، 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 توان طیفی یکنواخت در باند فرکانس به دست می آیند 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 در هنگام قرار گرفتن در معرض تداخل شدید است، زمانی که نسبت سیگنال به نویز در ورودی گیرنده c2 می تواند بسیار کمتر از واحد باشد. لازم به ذکر است که روابط فوق کاملاً برای تداخل در قالب یک فرآیند تصادفی گاوسی با چگالی توان طیفی 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. ShPS 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 - سیگنال های KFM، سیگنال های کلیددار تغییر فرکانس (FM)).

فرکانس مرکب گسسته (DFS) (سیگنال های مرکب با مدولاسیون فرکانس کد - سیگنال های SCCHM).

سیگنال‌های مدوله‌شده فرکانس (FM) سیگنال‌های پیوسته‌ای هستند که فرکانس آن‌ها طبق قانون معین تغییر می‌کند. شکل 1a یک سیگنال FM را نشان می دهد که فرکانس آن مطابق قانون V شکل از f0-F / 2 به f0 + F / 2 تغییر می کند، که در آن f0 فرکانس حامل مرکزی سیگنال است، F عرض طیف است، در نوبت، برابر با انحراف فرکانس F =؟ fд. مدت زمان سیگنال T است.

شکل 1b صفحه زمان-فرکانس (f, t) را نشان می دهد، که سایه روی آن تقریباً فرکانس و توزیع زمانی انرژی سیگنال FM را 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 فرکانس و صفحه زمان-فرکانس

سیگنال‌های مدوله‌شده فرکانس به طور گسترده در سیستم‌های رادار استفاده می‌شوند، زیرا برای یک سیگنال FM خاص، می‌توانید یک فیلتر منطبق بر روی دستگاه‌های دارای امواج صوتی سطحی (SAW) ایجاد کنید. در سیستم های ارتباطی وجود سیگنال های متعدد 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 DF 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 شوند. در صفحه زمان-فرکانس (شکل 2b)، سایه‌زنی توزیع انرژی یک عنصر (هارمونیک) سیگنال FM را در فرکانس fk نشان می‌دهد. تمام 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 طیفی عنصر F0 × 1 / T است. بنابراین، پایه سیگنال MF

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

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

ب) برای به دست آوردن یک پایه بزرگ B، باید تعداد زیادی کانال فرکانس N داشته باشیم. بنابراین، سیگنال های MF بیشتر مورد توجه قرار نمی گیرند.

سیگنال های تغییر فاز کلید (PM) نشان دهنده دنباله ای از پالس های رادیویی است که فازهای آن طبق قانون معین تغییر می کند. معمولاً فاز دو مقدار (0 یا p) می گیرد. در این مورد، سیگنال RF FM مربوط به سیگنال FM ویدئویی (شکل 3a)، متشکل از پالس های مثبت و منفی است. اگر تعداد پالس ها N باشد، مدت زمان یک پالس برابر با φ0 = T / N و عرض طیف آن تقریباً برابر با عرض طیف سیگنال F0 = 1 / φ0 = N / T است. در صفحه زمان-فرکانس (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

توزیع انرژی یک عنصر (پالس) سیگنال FM با سایه روشن می شود. همه عناصر مربع انتخاب شده با اضلاع F و T همپوشانی دارند. پایه سیگنال PM

B = FT = F / ф0 = N، (7)

آن ها B برابر است با تعداد پالس های سیگنال.

امکان استفاده از سیگنال های PM به عنوان NLS با پایه های B = 104 ... 106 عمدتا توسط تجهیزات پردازش محدود شده است. هنگام استفاده از فیلترهای منطبق در قالب دستگاه های SAW، دریافت بهینه سیگنال های FM با حداکثر پایه Bmax = 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 استفاده از خطوط تاخیر فرکانس ویدئویی هنگام انتقال طیف سیگنال به ناحیه فرکانس ویدئویی، به دست آوردن خطوط پایه B = 100 در F ≤ 1 مگاهرتز، T امکان‌پذیر است. 100 میکروثانیه

فیلترهای منطبق با دستگاه 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 در مدت زمان سیگنال 10-4 ... 10-1 ثانیه امکان پذیر است. همبسته دیجیتال روی CCD قادر به پردازش سیگنال ها تا پایه 4 104 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 این مورد، B = 4 104 محدود کننده به نظر می رسد. اما هنگام استفاده از همبسته ها، اول از همه لازم است که موضوع تسریع در کسب همزمانی حل شود. از آنجایی که سیگنال‌های PM استفاده گسترده از روش‌ها و تکنیک‌های دیجیتالی تشکیل و پردازش را ممکن می‌سازد، و امکان تحقق چنین سیگنال‌هایی با پایه‌های نسبتاً بزرگ وجود دارد، 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 پالس ها در سیگنال DF M باشد، مدت زمان پالس T0 = T / M، عرض طیف آن F0 = 1 / T0 = M / T است. در بالای هر پالس (شکل 4a)، فرکانس حامل آن نشان داده شده است. در صفحه زمان-فرکانس (شکل 4b)، سایه‌زنی مربع‌هایی را که انرژی پالس سیگنال DF در آنها توزیع می‌شود، مشخص می‌کند.

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

B = FT = MF0MT0 = M2F0T0 = M2 (8)

از آنجایی که پایه پالس F0T0 = l است. از (8) مزیت اصلی سیگنال‌های DF را دنبال می‌کنیم: برای به دست آوردن پایه B لازم، تعداد کانال‌های M =، یعنی به طور قابل‌توجهی کمتر از سیگنال‌های MF است. همین شرایط است که باعث توجه به این گونه سیگنال ها و کاربرد آنها در سیستم های ارتباطی شده است. در عین حال، برای پایه های بزرگ B = 104 ... 106، استفاده از سیگنال های DF غیر عملی است، زیرا تعداد کانال های فرکانس M = 102 ... 103 است که به نظر می رسد بیش از حد بزرگ است.

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

B = FT = М2F0Т0 = N0M2 (9)

تعداد پالس های سیگنال FM کامل N = N0М

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. به عنوان عناصر سیگنال DFS، می توان سیگنال های DF را گرفت. اگر پایه عنصر سیگنال DF B = F0T0 = M02 باشد، پایه کل سیگنال B = M02M2 است.

چنین سیگنالی را می توان به اختصار DSCH-FM نامید. تعداد کانال های فرکانس در سیگنال DSC-FM برابر با M0M است. اگر سیگنال DF (شکل 4 را ببینید) و سیگنال DF-FM پایه های مساوی داشته باشند، آنها همچنین تعداد کانال های فرکانس یکسانی دارند. بنابراین سیگنال DFS-FM نسبت به سیگنال DF مزیت خاصی ندارد. اما اصول ساخت سیگنال DFS-FM می تواند هنگام ساخت سیستم های بزرگ سیگنال های DF مفید باشد. بنابراین، امیدوار کننده ترین NLS برای سیستم های ارتباطی سیگنال های FM، DCH، DSCh-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 DFSH-PM و صفحه زمان-فرکانس.

اصول فیلتراسیون بهینه فیلتر ShPS بهینه

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

یکی . تشخیص سیگنال، زمانی که فقط نیاز به پاسخ دارید، آیا سیگنال مفیدی در شکل موج دریافتی وجود دارد یا فقط توسط نویز تشکیل شده است.

2. برآورد پارامترها، زمانی که لازم است مقدار یک یا چند پارامتر سیگنال مفید (دامنه، فرکانس، موقعیت زمانی و غیره) با بالاترین دقت تعیین شود. برای تئوری مدارها و سیگنال های رادیویی، مطالعه احتمالات تضعیف اثر مضر تداخل برای یک سیگنال معین و تداخل معین با انتخاب صحیح عملکرد انتقال گیرنده بیشترین علاقه را دارد. بنابراین در آینده ویژگی های گیرنده هایی که به طور بهینه با سیگنال و تداخل مطابقت داشته باشند مشخص می شود. بسته به اینکه کدام یک از مشکلات فوق حل می شود، معیارهای بهینه بودن فیلتر برای یک سیگنال معین در حضور تداخل با ویژگی های آماری داده شده ممکن است متفاوت باشد. برای مشکل تشخیص سیگنال در نویز، رایج ترین معیار 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 شبکه چهار پورت خطی با پارامترهای ثابت و یک 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 مشخص شده است. نویز یک فرآیند احتمالی با ویژگی های آماری مشخص است. نیاز به سنتز فیلتری است که بالاترین نسبت ممکن را از مقدار پیک سیگنال به مقدار نویز rms 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 نویز "استاندارد" مانند نویز سفید را ارائه کنیم. به یاد بیاورید که نویز سفید یک فرآیند تصادفی با توزیع انرژی یکنواخت در طیف فرکانس است. W (u) = W0 = ثابت و 0<щ

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

رابطه (10) بر دو شرط برای ویژگی های فرکانس فاز (PFC) و دامنه فرکانس (AFC) فیلتر همسان دلالت دارد:

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

آن ها مدول تابع انتقال، تا یک ضریب ثابت A، منطبق با طیف دامنه سیگنال و

2) ck = - [cs (u) + ut0] (12)

cs (u) - طیف فاز سیگنال.

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

اولین عبارت در بیان مشخصه فرکانس فاز -ts (w) مشخصه فاز سیگنال ورودی qs (w) را جبران می کند، در نتیجه عبور از فیلتر در زمان t0، تمام هارمونیک های سیگنال در فاز اضافه می شوند. ، یک پیک سیگنال خروجی را تشکیل می دهد. در عین حال، این منجر به تغییر شکل موج در خروجی فیلتر می شود. عبارت دوم ut0 به معنای تاخیر همه اجزای سیگنال در یک زمان t0> Tc است که در آن Tc مدت زمان سیگنال است. از نظر فیزیکی، این بدان معنی است که برای استفاده کامل از انرژی سیگنال ورودی، تاخیر پاسخ فیلتر نباید کمتر از مدت زمان سیگنال باشد.

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

راه دیگر تعیین پاسخ ضربه ای مدار و سپس طراحی یک شبکه دوقطبی با چنین مشخصه ای است.

طبق تعریف، پاسخ ضربه یک مدار g (t) یک سیگنال در خروجی آن در پاسخ به یک عمل به شکل تابع q - است، یعنی. داشتن چگالی طیفی یکنواخت برای همه فرکانس ها. در این حالت چگالی طیفی سیگنال در خروجی و شکل 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 روی آبسیسا می گذرد (شکل 7).

نوشته شده در http://www.allbest.ru//

نوشته شده در http://www.allbest.ru//

شکل 7

شکل سیگنال خروجی 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 با 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 است.

W0 چگالی طیفی توان نویز سفید است.

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

E = NE0 انرژی سیگنال، E0 انرژی پیام ابتدایی، N تعداد پیام های موجود در سیگنال، c نسبت سیگنال به نویز در ورودی OF است.

از عبارات (17.15) چنین می شود: اولاً OF نسبت سیگنال به نویز را از نظر توان خروجی با ضریب N افزایش می دهد و ثانیاً یکی از پیاده سازی های ممکن فیلتر بهینه یک همبسته یا برنامه ای است که ACF سیگنال را محاسبه می کند.

سیگنال های کلیدی تغییر فاز

کلید تغییر فاز اغلب به عنوان مدولاسیون درون سیگنالی استفاده می شود. سیگنال‌های کلیدی تغییر فاز (PM) دنباله‌ای از پالس‌های رادیویی با دامنه مساوی هستند که فازهای اولیه آن طبق قانون معین تغییر می‌کند. در بیشتر موارد، سیگنال FM 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 این مثال، پاکت، دنباله ای از پالس های ویدئویی مثبت و منفی مستطیلی است. این فرض در مورد مربع بودن پالس های تشکیل دهنده سیگنال FM برای مطالعات نظری معتبر است. با این حال، در طول شکل گیری سیگنال های PM و انتقال آنها از طریق کانال های ارتباطی با پهنای باند محدود، پالس ها مخدوش می شوند و سیگنال PM مانند شکل 8 الف ایده آل نیست. پاکت به طور کامل سیگنال FM را مشخص می کند. بنابراین، این مطالعه ویژگی‌های پوشش سیگنال FM را بررسی می‌کند.

یک پالس مستطیلی u (t) با دامنه واحد و مدت زمان 0، که اساس FM را تشکیل می دهد، 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 FM، پوشش پیچیده آن

طیف سیگنال های FM

ویژگی های 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 مورد - برابر با φ0 مساحت ضربه 1ph0 است. عامل دوم sin (0/2) / (0/2) در قالب یک تابع مرجع sin (x) / x توزیع فرکانس طیف را مشخص می کند. عامل سوم نتیجه جابجایی مرکز پالس نسبت به مبدأ مختصات به نصف مدت زمان پالس 0/2 است.

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

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

مجموع سمت راست طیف دنباله کد A است و از این پس H () نشان داده می شود. بنابراین،

u (t) S ()، A H ()، U (t) G ()،

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

طیف فاز دنباله کد نیز با بی نظمی های قابل توجهی مشخص می شود.

تابع خودهمبستگی (ACF).

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

دامنه انواع جانبی مقادیر متفاوتی به خود می گیرد، اما برای سیگنال هایی با همبستگی "خوب" کوچک هستند. 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 دلخواه با پایه B

برای FM ShPS K1. نمونه ای از ACF NLS 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 دست یافت، و در برخی موارد موارد - برابری دامنه های همه ماکزیمم های جانبی.

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 جانبی ACF است و همه آنها حداقل سطح ممکن را دارند که از 1 / N تجاوز نمی کند. جدول 1 توالی های شناخته شده کد بارکر و سطوح آنها از انواع ACF جانبی را نشان می دهد. توالی کد با ویژگی (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 کناری
	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 مختلفی و همچنین سیگنال PM دلخواه انجام شود. از آنجایی که سیگنال‌های بارکر اولین PNM بودند و بهترین ACF را داشتند، اجازه دهید به طور خلاصه یکی از راه‌های ممکن برای تولید و پردازش سیگنال‌های بارکر را بررسی کنیم.

شکل 10 یک مولد سیگنال بارکر با N = 7 را نشان می دهد. مولد پالس همگام (GSG) پالس های همگام مستطیلی باریکی تولید می کند که دوره تکرار آن برابر با مدت زمان سیگنال بارکر T = 7ph0 است و ph0 مدت زمان یک پالس مستطیلی منفرد (تک) است. مولد پالس همگام سازی یک مولد پالس منفرد (SOI) را راه اندازی می کند، که به نوبه خود پالس های مستطیلی منفرد با مدت زمان φ0 و دوره T. برابر با φ0 تولید می کند. 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 ها از ضربه های اول، دوم، سوم و ششم (شمارش از ابتدای خط) مستقیماً به جمع کننده ورودی (+) می رسند و پالس های چهارم، پنجم و هفتم از طریق اینورترها (IN) به ورودی جمع کننده وارد می شوند که تک پالس های مثبت را به پالس های منفی تبدیل می کنند. ، 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 مدولاتور متعادل (BM) تغذیه می شود، به ورودی دیگر که یک نوسان فرکانس رادیویی در فرکانس حامل، ایجاد شده توسط مولد فرکانس حامل (LFO)، تغذیه می شود. مدولاتور متعادل کلید شیفت 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 و یک پالس ویدئویی با دامنه 0 است. -1 مربوط به یک پالس رادیویی با فاز p است. بنابراین، یک سیگنال بارکر RF در خروجی مدولاتور متعادل 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 بارکر، مانند سایر NLS ها، یا با استفاده از فیلترهای همسان یا با استفاده از همبسته ها انجام می شود. راه های مختلفی برای ساخت فیلترها و همبسته های منطبق وجود دارد که در اجرای فنی با یکدیگر متفاوت هستند، اما حداکثر نسبت سیگنال به نویز را در خروجی ارائه می دهند. شکل 11 نمودار یک فیلتر منطبق برای سیگنال بارکر با N = 7 را نشان می دهد. از خروجی تقویت کننده فرکانس متوسط ​​گیرنده، سیگنال به یک فیلتر منطبق با پالس (SFOI) وارد می شود که پردازش (فیلتر کردن) بهینه را انجام می دهد. یک پالس رادیویی مستطیلی منفرد با فرکانس مرکزی برابر با فرکانس میانی گیرنده ... در خروجی SFOI، پالس رادیویی دارای یک پوشش مثلثی است. پالس های رادیویی مثلثی با مدت زمان پایه 2 f0 به MLZ تغذیه می شود که دارای 6 بخش و 7 ضربه (از جمله ابتدای خط) است. شیرها تا φ0 دنبال می شوند. از آنجایی که پاسخ ضربه ای فیلتر منطبق با سیگنال اسپکولار یکسان است، پاسخ ضربه کد شده فیلتر برای سیگنال بارکر با N = 7 باید طبق دنباله -11-1-1111 تنظیم شود. بنابراین، پالس های رادیویی از شیرهای دوم، پنجم، ششم و هفتم MLZ 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 در 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

M - دنباله ها

در میان سیگنال‌های کلیددار تغییر فاز، سیگنال‌هایی که دنباله کد آن‌ها دنباله‌هایی با حداکثر طول یا M-sequence 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 از نمادهای قبلی m تشکیل 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 а1 ... am - اعداد 0 یا 1.

از نظر فنی، ژنراتور M-sequence به شکل یک ثبات (فلیپ فلاپ های متصل به صورت سری) با شیر، با یک مدار بازخورد و با یک مدول جمع کننده 2 ساخته شده است. نمونه ای از چنین ژنراتوری در شکل 12 نشان داده شده است. ضرب نشان داده شده است. توسط a1 ... am in (4) به سادگی به معنی وجود یا عدم وجود ضربه بزنید، 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 تصادفی انتخاب شوند، توالی حداکثر طول همیشه در خروجی ژنراتور مشاهده نخواهد شد. قانون انتخاب شیرها، که به شما امکان می دهد دنباله ای با پریود Nm-1 به دست آورید، شامل یافتن چندجمله ای های بدوی تقلیل ناپذیر درجه m با ضرایب برابر با 0 و 1 است. ضرایب غیر صفر در چند جمله ای ها، تعداد شیرها را تعیین می کند. در ثبت نام

بنابراین، برای m = 6، 3 چند جمله ای ابتدایی 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 پیاده سازی می کند.

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

ویژگی های تابع خودهمبستگی دنباله M. جالب ترین 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 دوره ای دارای یک پیک اصلی برابر با یک و تعدادی جهش جانبی است که دامنه آنها 1 / N است. با افزایش N، PACF به ایده آل نزدیک می شود، زمانی که قله های جانبی در مقایسه با اصلی ناچیز می شوند.

پیک های جانبی ACF در رژیم غیر پریودیک به طور قابل توجهی بزرگتر از قله های جانبی ACF هستند. مقدار rms قله های جانبی (محاسبه شده از طریق واریانس) است

توالی M کوتاه شده

با تقسیم دنباله M (پریود کامل N) به بخش هایی با مدت زمان Nc، می توان تعداد زیادی NLS را به دست آورد و هر یک از بخش ها را به عنوان یک سیگنال مستقل در نظر گرفت. 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 مدت زمان مشابه است و به Nc بستگی دارد. مشخص شد که در 90٪ از بخش های ub 3 /، و در 50٪ - 2 /.

توالی فیلتر فرکانس سیگنال

ادبیات

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

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

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

ارسال شده در Allbest.ru

...

اسناد مشابه

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

چکیده، اضافه شده در 2009/01/21


الگوریتم 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 از یک سیستم انتقال پیام گسسته. اصول کدگذاری منبع هنگام انتقال اطلاعات. محاسبه احتمالات نمادهای باینری. آنتروپی و افزونگی کد پاسخ ضربه ای و فرکانس پیچیده 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 در 05/04/2015


سیستم های ارتباطی گسسته مدولاسیون کد پالس دیفرانسیل. کوانتیزاسیون سطح و کدگذاری سیگنال ایمنی سیستم های ارتباطی با مدولاسیون کد پالس. نرخ بیت. 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 بیتی کد. فاصله نمونه گیری سیگنال تعیین توالی کد. ساخت تابع خودهمبستگی.

مقاله ترم، اضافه شده 02/09/2013


مشکل ایمنی نویز ارتباطی، استفاده از فیلترها برای حل آن. مقدار خازن و اندوکتانس فیلتر خط، 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 ترتیب ساخت مدار فیلتر غیر بازگشتی که تابع سیستم با آن مطابقت دارد. نمونه هایی از سیگنال گسسته با توجه به پارامترهای مشخص شده.

سیگنال های باند باریک و پهن

1. سیگنال باند باریک

سیگنالی باریک باند (UPS) نامیده می شود که عرض طیف آن بسیار کمتر از فرکانس متوسط ​​باشد (شکل 1.1):

برنج. 1.1

سیگنال های رادیویی مدوله شده نمایندگان معمولی UPS هستند. UPS همچنین می‌تواند چندین سیگنال رادیویی را با حامل‌های خود شامل شود که با هم یک باند فرکانس نسبتاً باریکی را اشغال می‌کنند.

در تقریب اول، برای تجزیه و تحلیل عبور UPS از مدارهای الکترونیکی، چنین سیگنالی را می توان به صورت هارمونیک در فرکانس میانی نشان داد. تقریب بهتری با نمایش UPS به شکل یک ارتعاش شبه هارمونیک، که در آن کند است (در مقایسه با) دامنه و فرکانس آنی تغییر می کند. در این حالت، فرض بر این است که در یک زمان به اندازه کافی کوتاه (کمتر از تغییرات دامنه و فرکانس)، سیگنال را می توان هارمونیک در نظر گرفت.

در حالت کلی، یو پی اس را می توان به شکل نمایش داد

کجا و عملکردهای زمان به آرامی در حال تغییر هستند.

برای نوسانات کلاسیک AM و FM، فرکانس مرکزی با فرکانس حامل سیگنال منطبق است. برای یک انتخاب بدون ابهام و بهینهدستگاه تبدیل هیلبرت اعمال می شود که طبق آن برای یک UPS معینتابع مزدوج را پیدا کنیدکه تعریف میشود

که در آن

پاکت تعریف شده به این ترتیب با سیگنال مطابقت دارددر مواقعی که، آن ها دارای مماس مشترک و در نقاط مماس تابعنزدیک به اوج است (شکل 1.2):

برنج. 1.2

برای سیگنال فرمتابع مزدوج هیلبرت استو برای .

بر اساس این نسبت ها برای یک سیگنال هارمونیکپاکت و فرکانس به ترتیب برابر هستند:

همانطور که انتظار میرفت. اگر فرکانس میانی را به روش دلخواه انتخاب کنید، حتی برای یک سیگنال هارمونیک، می توانید یک پوشش نسبتاً پیچیده را دریافت کنید که با واقعیت مطابقت ندارد.

به عنوان مثال یک UPS را در نظر بگیرید که از مجموع اجزای هارمونیک تشکیل شده است:

برای چنین سیگنالی

جایی که

پس از تبدیل، می توانید عبارت زیر را برای فرکانس لحظه ای بدست آورید

برای یک سیگنال دو فرکانس (N = 2) داریم

بنابراین، مجموع دو فرکانس نزدیک به هم (سیگنال ها را می توان به شکل یک نوسان شبه هارمونیک نوشت:

شکل 1.3 نمونه ای از سیگنالی متشکل از دو سیگنال هارمونیک با دامنه های مساوی را نشان می دهد.= = ).

برنج. 1.3

زیر در شکل 1.4 و شکل 1.5 نمودارهای نرمال شده از یک دوره پوشش و فرکانس لحظه ای را نشان می دهد: سیگنال بی هارمونیک برای، 0.5 و 0.1.

شکل 1.4

با کاهش دامنه یکی از سیگنال ها، فرکانس لحظه ای (شکل 5) به طور مداوم و در اندکی تغییر می کند.ک فرکانس میانی نزدیک به فرکانس سیگنال بزرگتر است. از نمودارهای شکل. 3، شکل 4، شکل 5 می توان مشاهده کرد که وقتی دو سیگنال با دامنه های مساوی با هم تعامل دارند، پوشش دامنه از دو برابر دامنه هر یک به صفر تغییر می کند. علاوه بر این، در صفر فاز پاکتبه طور ناگهانی تغییر می کند ، که به طور رسمی به معنای انتقال از بینهایت (ناپیوستگی) فرکانس لحظه ای و بقیه زمان است.

با کاهش دامنه یکی از سیگنال ها، فرکانس لحظه ای (شکل 1.5) به طور مداوم و در اندکی تغییر می کند.ک فرکانس میانی نزدیک به فرکانس سیگنال بزرگتر است.

برنج. 1.5

برای k کوچک پاکت را می توان تقریبی کرد

از آنجا می توان دید که پوشش در این مورد به طور خطی به دامنه سیگنال کوچک در دامنه ثابت سیگنال بزرگ بستگی دارد. اگر سیگنال کوچک نیز به نوبه خود شبه هارمونیک باشد

آن ها

سپس

بنابراین، پوشش حاصل حاوی اطلاعات خطی در مورد تغییر دامنه و فاز سیگنال کوچک است، که این امکان را در گیرنده فراهم می کند تا این اطلاعات را بدون اعوجاج غیرخطی استخراج کند.

2 . سیگنال پهنای باند

تعریف NLS استفاده از ShPS در سیستم های ارتباطی

سیگنال‌های باند پهن (پیچیده، نویز مانند) (NLS) سیگنال‌هایی هستند که در آنها محصولات عرض طیف فعالاف برای مدتتی خیلی بیشتر از یک این محصول را پایه سیگنال می نامند.ب. برای SHPS

B = FT >> 1 (1)

پهنای باندگاهی اوقات سیگنال ها را در مقابل سیگنال های ساده پیچیده می نامند(به عنوان مثال مستطیل، مثلث و غیره)با B = 1. از آنجایی که سیگنال هایی با مدت زمان محدود دارای طیف نامحدودی هستند، روش ها و تکنیک های مختلفی برای تعیین عرض طیف استفاده می شود.

بالا بردن پایه در NLS با مدولاسیون (یا کلید زدن) اضافی در فرکانس یا فاز در طول مدت سیگنال به دست می آید. در نتیجه، طیف سیگنالاف (با حفظ مدت زمانتی ) به طور قابل توجهی گسترش می یابد.

در سیستم های ارتباطی با NLS، عرض طیف سیگنال ساطع شدهاف همیشه بسیار بزرگتر از پهنای باند اطلاعات استپیام ها.

ShPS در سیستم های ارتباطی باند پهن (BSS) استفاده شده است، به عنوان:

• ایجاد مصونیت بالای سر و صدای ارتباط؛
• به شما امکان می دهد با تقسیم پرتوها با انتشار چند مسیری امواج رادیویی با موفقیت مبارزه 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.
• استفاده بهتر از طیف فرکانس در یک منطقه محدود در مقایسه با سیستم های ارتباطی باند باریک.
  1. مصونیت صوتی ShPSS

توسط رابطه شناخته شده بین نسبت سیگنال به نویز در خروجی گیرنده تعیین می شود. q 2 با نسبت سیگنال به نویز در ورودی گیرنده ρ 2 :

q 2 = 2Vρ 2 (2)

جایی که ρ 2 = P s / P p (P s، P p - قدرت و تداخل ShPS)؛

ب - پایه SHPS.

مقدار q 2 را می توان با توجه به نیازهای سیستم (10 ... 30 دسی بل) حتی اگر ρ 2 <<1. Для этого достаточно выбрать ШПС с необходимой базой В , رضایت بخش (2). همانطور که از رابطه (2) مشاهده می شود، دریافت NLS توسط یک فیلتر یا همبسته منطبق با تقویت سیگنال (یا سرکوب تداخل) در 2 ولت همراه است.یک بار. به همین دلیل است که مقدار

K SHPS = q 2 / ρ 2 (3)

بهره NLS در حین پردازش یا به سادگی بهره پردازش نامیده می شود. از (2)، (3) نتیجه می شود که افزایش پردازش K SHPS = 2 ولت. V دریافت اطلاعات ShPSS توسطنسبت تداخل سیگنال h 2 = q 2/2، یعنی.

h 2 = Вρ 2 (4)

روابط (2)، (4) در تئوری سیستم های ارتباطی با NLS اساسی هستند. آنها برای تداخل به شکل نویز سفید با چگالی توان طیفی یکنواخت در باند فرکانس به دست می آیند 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.

تی بنابراین، یکی از اهداف اصلی سیستم های ارتباطی با NLS اطمینان از دریافت قابل اعتماد اطلاعات در هنگام قرار گرفتن در معرض تداخل قوی، زمانی که نسبت سیگنال به نویز در ورودی گیرنده ρ است. 2 ممکن است بسیار کمتر از یک باشد.لازم به ذکر است که روابط فوق کاملاً برای تداخل در قالب یک فرآیند تصادفی گاوسی با چگالی توان طیفی یکنواخت (نویز "سفید") معتبر است.

1. انواع اصلی ShPS

تعداد زیادی NLS مختلف شناخته شده است که به انواع زیر تقسیم می شوند:

• 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 - سیگنال های KFM، سیگنال های کلیددار تغییر فرکانس (FM)).
• فرکانس مرکب گسسته (DFS) (سیگنال های مرکب با مدولاسیون فرکانس کد - Cسیگنال های K × M).

مدوله شده فرکانس (FM)سیگنال‌ها سیگنال‌های پیوسته‌ای هستند که فرکانس آن‌ها طبق قانون معین تغییر می‌کند. در شکل 2.1a، سیگنال FM نشان داده شده است که فرکانس آن بر اساس تغییر می کند V -قانون شکل از f 0 - F / 2 تا f 0 + F / 2، که در آن f 0 - فرکانس حامل مرکزی سیگنال،اف - عرض طیف به نوبه خود برابر با انحراف فرکانس است F = ∆ f d. مدت زمان سیگنال T است.

در برنج. 2.1b فرکانس زمان ( f, t) - هواپیما در که سایه دهی تقریباً توزیع انرژی سیگنال FM را در فرکانس و زمان نشان می دهد.

پایه سیگنال FM طبق تعریف (1) برابر است با:

B = FT = ∆ f d T (5)

سیگنال‌های مدوله‌شده فرکانس به طور گسترده در سیستم‌های رادار استفاده می‌شوند، زیرا برای یک سیگنال FM خاص، می‌توانید یک فیلتر منطبق بر روی دستگاه‌های دارای امواج صوتی سطحی (SAW) ایجاد کنید. در سیستم های ارتباطی وجود سیگنال های متعدد 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 DF منتقل می شوند.

چند فرکانس (MF)سیگنال ها (شکل 2.2a) جمع هستند N هارمونیک u (t) ... u N (t)، که دامنه ها و فازها مطابق با قوانین تشکیل سیگنال تعیین می شوند. درصفحه زمان-فرکانس (شکل 2.2b)، سایه، توزیع انرژی یک عنصر (هارمونیک) سیگنال FM را در فرکانس نشان می دهد. f k ... همه عناصر (همه هارمونیک ها) به طور کامل بر مربع انتخاب شده با اضلاع همپوشانی دارنداف و تی. پایه سیگنال B برابر با مساحت مربع است. عرض طیف عنصر F 0 ≈1 / T. بنابراین، پایه سیگنال MF

B = F / F 0 = N (6)

برنج. 2.1 - فرکانس مدوله شده

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

الف) ضریب تاج بدی دارند (شکل 2.2a را ببینید).

ب) برای بدست آوردن یک پایه بزرگ V داشتن تعداد زیادی کانال فرکانس ضروری استن. بنابراین، سیگنال های MF بیشتر در نظر گرفته نمی شوند.

دستکاری فاز (FM)سیگنال ها دنباله ای از پالس های رادیویی را نشان می دهند که مراحل آن طبق قانون مشخص تغییر می کند. معمولاً فاز دو مقدار (0 یا π) می گیرد. در این مورد، سیگنال RF FM مربوط به سیگنال FM ویدئویی (شکل 2.3a)، متشکل از پالس های مثبت و منفی است. اگر تعداد پالس ها N، سپس مدت زمان یک پالس τ است 0 = T / N، و عرض طیف آن تقریباً برابر با عرض طیف سیگنال است F 0 = 1 / τ 0 = N / T. در صفحه زمان-فرکانس (شکل 3b)سایه توزیع انرژی یک عنصر (پالس) سیگنال FM را نشان می دهد. همه عناصر مربع انتخاب شده با اضلاع همپوشانی دارنداف و T. پایه سیگنال FM

B = FT = F / τ 0 = N، (7)

آن ها ب برابر تعداد پالس های سیگنال است.

امکان استفاده از سیگنال های FM به صورت NLS با پایه های B=10 4 ...10 6 عمدتاً توسط تجهیزات پردازش محدود می شود. هنگام استفاده از فیلترهای منطبق در قالب دستگاه های SAW، دریافت بهینه سیگنال های FM با حداکثر پایه Bmax = 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 سیگنال های FM با استفاده از خطوط تاخیر فرکانس ویدئویی هنگام انتقال طیف سیگنال به ناحیه فرکانس ویدئویی، دستیابی به پایه B را ممکن می سازد.= 100 در F ≈ 1 مگاهرتز، Т ≈ 100 میکرو ثانیه.

فیلترهای منطبق با دستگاه شارژ شده (CCD) بسیار امیدوارکننده هستند. بر اساس داده های منتشر شده، با استفاده از فیلترهای CCD همسان، امکان پردازش سیگنال های PM با پایه های 10 وجود دارد. 2 ... 10 3 با مدت زمان سیگنال 10-4 ... 10 -1 با. همبسته دیجیتال روی CCD قادر به پردازش سیگنال ها تا پایه 4 ∙ 10 است. 4 .

شکل 2.2 - چند فرکانسصفحه سیگنال و زمان فرکانس

شکل 2.3 - فاز دستکاری شدهصفحه سیگنال و زمان فرکانس

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. علاوه بر این، B = 4 ∙ 10 4 به نظر می رسد نهایی است. اما هنگام استفاده از همبسته ها، اول از همه لازم است که موضوع تسریع در کسب همزمانی حل شود.از آنجایی که سیگنال‌های PM امکان استفاده گسترده از روش‌ها و تکنیک‌های دیجیتالی تشکیل و پردازش را فراهم می‌کنند و امکان پیاده‌سازی چنین سیگنال‌هایی با پایه‌های نسبتاً بزرگ وجود دارد، پس y سیگنال های FM یکی از انواع امیدوار کننده NLS هستند.

فرکانس گسسته (DF)سیگنال‌ها دنباله‌ای از پالس‌های رادیویی را نشان می‌دهند (شکل 4a)، که فرکانس‌های حامل آن‌ها طبق قانون معین تغییر می‌کنند. بگذارید تعداد پالس های سیگنال DF برابر با M باشد, مدت زمان پالس T است 0 = T / M، عرض طیف آن F 0 = 1 / T 0 = M / T. در بالای هر پالس (شکل 4a)، فرکانس حامل آن نشان داده شده است. در صفحه زمان-فرکانس (شکل 4b)، سایه‌زنی مربع‌هایی را که انرژی پالس سیگنال DF در آنها توزیع می‌شود، مشخص می‌کند.

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

B = FT = M F 0 MT 0 = M 2 F 0 T 0 = M 2 (8)

از پایه حرکت F 0 T 0 = l ... از (8) مزیت اصلی سیگنال های DF را دنبال می کند: برای به دست آوردن پایه V لازمتعداد کانال M =، یعنی بسیار کمتر از سیگنال های MF. همین شرایط است که باعث توجه به این گونه سیگنال ها و کاربرد آنها در سیستم های ارتباطی شده است. در همان زمان، برای پایه های بزرگ B = 10 4 ... 10 6 استفاده از سیگنال های DF غیر عملی است، زیرا تعداد کانال های فرکانس M = 10 است 2 ... 10 3 که بیش از حد بزرگ به نظر می رسد.

فرکانس مرکب گسسته (DFS)سیگنال ها سیگنال های DF هستند که در آنها هر پالس با سیگنال نویز مانند جایگزین می شود. در شکل 2.5a یک سیگنال PM فرکانس ویدئویی را نشان می دهد که بخش های جداگانه آن در فرکانس های حامل مختلف منتقل می شود. اعداد فرکانس در بالای سیگنال FM نشان داده شده است. شکل 2.5b صفحه زمان-فرکانس را نشان می دهد، که در آن توزیع انرژی سیگنال DFS با سایه زدن برجسته می شود. شکل 2.5b از نظر ساختار با شکل. 2.4b، اما برای شکل 2.5b مسطح استمساحت F 0 T 0 = N 0 -برابر تعداد پالس های سیگنال FM در یک عنصر فرکانس سیگنال DFSH. پایه سیگنال DFS

B = FT = M 2 F 0 T 0 = N 0 M 2 (9)

تعداد پالس های سیگنال FM کامل N = N 0 M

برنج. 2.4 - فرکانس گسستهصفحه سیگنال و زمان فرکانس

در شکل نشان داده شده است. 2.5 سیگنال DFS حاوی سیگنال های PM به عنوان عناصر است. بنابراین، چنین سیگنالی به اختصار سیگنال DFS-FM خواهد بود. به عنوان عناصر سیگنال DFS، می توان سیگنال های DF را گرفت. اگر پایه عنصر سیگنال DF B = F 0 T 0 = M 0 2 سپس پایه کل سیگنال B = M 0 2 M 2

شکل 2.5 - فرکانس مرکب گسستهسیگنال با کلید تغییر فاز DFSH-PM و صفحه زمان-فرکانس.

چنین سیگنالی را می توان به اختصار DSCH-FM نامید. تعداد کانال های فرکانس در سیگنال DFSH-FM برابر با M است 0 M. اگر سیگنال DF (نگاه کنید به شکل 2.4) و سیگنال DF-FM دارای پایه های برابر باشند، تعداد کانال های فرکانس آنها یکسان است. بنابراین سیگنال DFS-FM نسبت به سیگنال DF مزیت خاصی ندارد. اما اصول ساخت سیگنال DFS-FM می تواند هنگام ساخت سیستم های بزرگ سیگنال های DF مفید باشد. بنابراین، امیدوار کننده ترین NLS برای سیستم های ارتباطی سیگنال های FM، DCH، DSCh-FM هستند.

تی

U (t)

f 0 + F / 2

f 0 -F / 2

U 1 (t)

f 0 + F / 2

f 0 -F / 2

U N (t)

U (t)

U (t)

f 0 + F / 2

f 0 -F / 2

∙ ∙ ∙

∙ ∙ ∙ ن

τ 0

U (t)

f 0 + F / 2

f 0 = f 3

f 0 -F / 2

U (t)

f 0 + F / 2

f 0 = f 3

f 0 -F / 2