Способы формирования шумоподобных сигналов.

Существует несколько способов формирования ШПС, но в каждом случае должны быть выполнены следующие правила:

– расширение спектра сигнала посредством кода;

– кодовая синхронизация передающей и приемной стороны;

– уровень взаимных помех в системе не выше порогового;

– применение оптимальных кодовых последовательностей.

Существует 2 способа расширения базы сигнала:

– Быстрое скачкообразное изменение несущей – СИЧ.

– Прямое расширение спектра.

Общий принцип формирования ШПС состоит в умножении информационного сигнала (в бит/с) на определенный широкополосный сигнал, которого значительно превосходит ширину полосы частот исходного информационного сигнала.

На приеме полученный ШПС умножается на идентичный широкополосный опорный сигнал., сфазированный с аналогичным сигналом РПдУ, в результате чего ШПС «сворачивается» в узкополосный информационный сигнал.

В качестве ПСП в ШПС в основном применяются последовательности Баркера, которые обладают следующими очень важными свойствами:

1. В ПСП количество элементов и приблизительно одинаково.

2. АКФ и ВКФ таких ПСП близки к идеальным (сходна с АКФ белого шума).

3. Отрезок ПСП длины r, состоящей из элементов или встречается в среднем раз в последовательности с периодом повторений .

В качестве ШПС наиболее широкое применение находят сигналы ФМ. На рис.2 приведена система с прямым расширением спектра частот (СРС-ШПС-система с расширенным спекром).

Рис.2 Структурная схема системы с расширенным спектром частот

Принцип работы схемы (рис.2)

Непрерывное сообщение от ИС поступает на частотный модулятор, а затем осуществляется широкополосная ФМ с помощью генератора ПСП (ГПСП). Ширина спектра определяется длительностью элемента ПСП.

На рис.3 представлена схема для передачи дискретных сообщений (данных).

Рис.3 Структурная схема СРС для передачи дискретных сообщений.

Принцип работы схемы: в модуляторе данных может использоваться любой вид модуляции (чаще - ФМ).

Для расширения спектра сигнала, полученного на выходе модулятора, осуществляется его умножение на несущую, промодулированную ПСП .

После умножения имеем ФМ сигнал со скоростью изменения фаз, существенно превышающей скорость передачи данных.

Сигнал, который был на выходе модулятора данных, на приеме восстанавливается умножением принятого сигнала на синхронизированную копию ПСП.

На рис.4 приведена прямопоследовательная схема (DS), в которой еще до фазового модулятора осуществляется сложение по mod 2 кодированных символов с элементами ПСП; частота следования элементов ПСП во много раз больше скорости передачи на выходе кодера.

Рис.4 Структурная схема СРС с прямопоследовательным преобразованием

Чем больше база ШПС, тем выше его устойчивость к помехам различного вида, что диктует целесообразность выбора предельно больших величин для Б.

Практически ощутимую помехозащищенность обеспечивает база .

Формирование дискретных ШПС, как правило, основано на использовании ПСП, причем для системы может потребоваться несколько ПСП. При работе в сети каждый передатчик СРС-ПСП наделяется индивидуальной ПСП, что позволяет приемнику осуществлять селектирование интересующей его информации (см слайд – прием сигналов ПСП).

Все применяемые ПСП должны обладать свойством минимальной взаимной корреляции (в идеале – ортогональностью).

Как известно ПСП генерируется регистром с ОС (РОС). Возможность вскрытия ПСП зависит от ее длины. . В принципе по двум символам ПСП можно определить структуру РОС (алгоритм Берлекэнпа). Поэтому обычно непосредственно генерируемое ПСП не используется, а применяется ее логическое преобразование, что затрудняет вскрытие структуры формирующего РОС.

Системы СИЧ

При СИЧ расширение спектра осуществляется путем скачкообразного изменения частоты сигнала по псевдослучайному закону.

Основные элементы радиостанции, работающей в режиме СИЧ:

– Синтезатор частоты

– ГПСП

– Блок синхронизации

Генераторы ПСП управляют синтезаторами частоты на передающем и приемном концах линии.

На рис.5 представлена схема одноканальной цифровой СРС – СИЧ.

Порядок чередования частот определяется генератором ПСП, управляющим синтезатор частот РПдУ. Если изменение частоты синтезатора РПУ синхронизировано со скачками частоты принимаемого сигнала, то на выходе смесителя РПУ сохраняется .

Скачкообразное изменение частоты может быть быстрым и медленным.

В настоящее время еще не принят международный стандарт на скорости ППРЧ.

Возможно идти по двум направлениям классификации:

I

А) быстрое – если скачок происходит на каждом передаваемом символе.

Б) медленное – за время между скачками передаются два и более символов.

II

А) скорость менее смен частот в секунду – низкоскоростная ППРЧ, более – высокоскоростная ППРЧ. В промежутке среднескоростная.

Вполне очевидно, что с увеличением скорости СИЧ повышается защищенность от организованных помех и ухудшаются условия для обнаружения и пеленгования (увеличивается стоимость, ухудшается ЭМС, условия синхронизации). Целесообразно скачков \ сек.

Увеличение скорости СИЧ свыше скачков \ сек. Целесообразно …

В большинстве перспективных радиостанций скачков \ сек. (Может быть переменной.)

Возможно, применение систем со скачкообразным изменением времени излучения радиоимпульса. Расширение спектра происходит за счет сжатия информационного импульса длительностью в раз.

Излучаемый радиоимпульс длительностью «прыгает» по псевдослучайному закону

Во временном окне , разбитом на подинтервалов. Закон скачков формируется за счет ПСП.

Выводы:

1. ШПС позволяет организовать многоканальные системы связи с кодовым разделением

2. Формирование ШПС осуществляется двумя способами: СРС – ШПС и СРС – СИЧ.

Разработал: