Файл: Шумоподобные сигналы в системах передачи информации..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 198
Скачиваний: 0
состоящую из двух ортогональных последовательностей + + и + — или, иначе, 11 и 10, то можно получить последовательности неограниченной длины с числом
элементов УѴЭ = |
2т, где m — |
1, 2, 3, 4, |
построив последовательно |
матрицы |
более высокого |
порядка. Д л я |
получения |
матрицы Б из Л добавляют к |
первона |
чальной матрице А две матрицы А в позитивной и одну матрицу А в негатив-
АА
ной форме согласно правилу В = д д. В результате получаем четыре четырех значные ортогональные последовательности. Продолжая подобную процедуру, можно получить матрицу С, затем D и т. д. С учетом основных и негативных по
следовательностей общее количество последовательностей Рида— Мюллера |
равно |
|||||||||||||||||
7Ѵ Р М = 2N9, |
где NB = 2, 4, |
8, |
16, |
32, 64, 128 и т. д. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Известна и другая процедура получения |
последовательностей |
|
Рида — |
|||||||||||||||
Мюллера длительностью Ns = 2т, |
когда для получения всего ансамбля |
после |
||||||||||||||||
довательностей j V p M используются |
так называемые |
опорные |
последовательности. |
|||||||||||||||
|
Т а б л и ц а |
3.5.1 |
|
Например, |
при Ng |
= |
16 |
опорными бу |
||||||||||
|
|
дут |
последовательности |
|
№ 1, |
2, 4, |
8, |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
Опорные последователь |
16, |
представленные |
в |
табл. |
|
3.5.1. |
В |
||||||||||
Номер |
табл. 3.5.1 |
приводится |
пример |
образо |
||||||||||||||
ности |
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
вания последовательности |
№ |
29 |
путем |
||||||||||
|
|
|
|
|
сложения по модулю два последова |
|||||||||||||
1 |
0000000000000000 |
|
тельностей |
16, 8, 4, 1. Аналогичным |
||||||||||||||
2 |
1111111100000000 |
|
образом |
можно |
получить |
все 32 |
после |
|||||||||||
|
довательности |
Рида — Мюллера |
длиной |
|||||||||||||||
4 |
1111000011110000 |
|
||||||||||||||||
|
УѴЭ = 16. |
|
|
А Ф В К |
можно сделать |
|||||||||||||
8 |
1100110011001100 |
|
|
Из |
анализа |
|||||||||||||
16 |
1010101010101010 |
|
вывод о том, что |
они имеют |
|
большой |
||||||||||||
|
|
|
|
|
уровень боковых выбросов, и лишь при |
|||||||||||||
29 |
1001011010010110 |
|
отсутствии |
временного |
сдвига |
|
боковые |
|||||||||||
|
|
|
|
|
выбросы |
равны |
нулю. |
|
Периодические |
|||||||||
|
|
|
|
|
Ф В К для |
некоторых |
последовательно |
|||||||||||
стей, например 0 и 2, 2 и 4, 26 и 28, 28 и 30, имеют |
нулевые |
боковые |
|
выбросы |
||||||||||||||
при любом временном сдвиге. Однако |
в |
большинстве |
возможных |
сочетаний |
||||||||||||||
последовательности Рида — Мюллера оказываются |
ортогональными лишь в точ |
|||||||||||||||||
ке, когда отсутствует временной |
сдвиг |
между |
ними. |
Поэтому они могут |
найти |
|||||||||||||
ограниченное |
применение |
[3.34]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.5.2. Ортогональные последовательности |
Диджилок |
|||
Последовательности Д и д ж и л о к |
представляют |
собой |
модифицированные |
|
последовательности Рида— Мюллера |
[3.35, 3.3]. С |
помощью |
ЭВМ было уста |
|
новлено, что при умножении |
каждой |
из 32 последовательностей Рида—Мюлле |
||
ра при Ng = 16 на некоторую |
двоичную последовательность |
(видоизменяющую |
последовательность) можно получить новый ансамбль ортогональных в точке последовательностей. Причем у половины новых последовательностей боковые выбросы П Ф А К не превышают 25% от основного выброса.
Известны две видоизменяющие последовательности, которые приводят к образованию двух ансамблей последовательностей Д и д ж и л о к . Одна видо изменяющая последовательность описана Сандерсом: 0001110001001001 [3.35] (в дальнейшем ее будем обозначать ДС), а вторая — Джеффи: 1101111101111001 (ее будем обозначать Д Д ) [3.3]. Первый ансамбль последовательностей Д и д ж и лок образуется умножением последовательностей Рида — Мюллера на последо вательность ДС и будет называться Д и д ж и л о к ДС . Второй ансамбль может быть
получен аналогично |
Д и д ж и л о к Д Д . На рис. 3.5.1, а приводится типичный |
вид |
||
ненормированных А Ф А К последовательностей |
Д и д ж и л о к , а на рис. 3 |
.5.1, |
б — |
|
П Ф А К . Из анализа |
ФА К следует, что у 50% |
последовательностей Д |
и д ж и л о к |
ДС боковые выбросы П Ф А К не превышают 25% от основного выброса, а А Ф А К —
3 1 % . На рис. 3.5.1, в |
представлен |
типичный вид А Ф В К некоторых |
сочетаний |
последовательностей |
Диджилок, |
а на рис, 3.5.1, г — их П Ф В К . |
После- |
140
довательности Диджилок являются ортогональными лишь в точке, т. е. в момент отсчета, когда мешающая последовательность полностью входит в согласован ный фильтр. Очевидно, что для использования этой ортогональности последо
вательность должна быть точно засинхронизирована с принимаемой. Спектры различных апериодических последовательностей ДС имеют примерно одина ковую ширину полосы, но вид спектральных плотностей у них существенно отличается [3.36].
|
3.5.3. Ортогональные |
последовательности |
Стиффлера |
|
|
Если видоизменяющие последовательности Диджилок |
найдены на ЭВМ |
||
из |
условия оптимизации лишь П Ф А К |
для Мэ = 16, то видоизменяющие после |
||
довательности Стиффлера |
найдены на ЭВМ с целью оптимизации как ФАК, так |
|||
и |
Ф В К [3.37]. Процедура |
составления |
последовательностей |
Стиффлера анало |
гична построению последовательностей Диджилок . Видоизменяющие последо
вательности |
могут |
быть |
получены из циклической |
перестановки |
уИ-последова- |
|||||||||||
тельности длиной 2т |
— 1 путем |
добав |
|
|
|
|
|
|
||||||||
ления |
|
одного |
символа, |
с тем чтобы ее |
|
|
|
|
|
|
||||||
длина |
|
стала |
равной |
2 т |
. Д л я 7ѴЭ = 1 6 |
|
|
|
|
|
|
|||||
и Nb |
= |
32 |
они |
|
будут |
следующими: |
|
|
|
|
|
|
||||
1101110000101000 |
и 011100100010101111 |
|
|
16 |
32 |
64 |
128 |
|||||||||
01101001100000. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Просчет |
на |
ЭВМ |
всевозможных |
иб макс |
|
12 |
20 |
36 |
60 |
||||||
сочетаний |
последовательностей |
Стифф |
|
|||||||||||||
лера |
при различных |
длительностях |
Ng |
|
|
|
|
|
|
|||||||
позволил найти |
максимальные |
выбросы |
Тмакс I % |
75 |
62,5 |
56 |
47 |
|||||||||
П Ф В К , |
которые |
имеют |
место у некото |
|
|
|
|
|
|
|||||||
рых сочетаний |
и |
значения которых све |
|
|
|
|
|
|
||||||||
дены |
в |
табл. |
3.5.2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
при N9 |
|
|||
Сравнение |
ФА К и |
Ф В К |
последовательностей |
Стиффлера |
= 16 |
|||||||||||
и Диджилок, |
произведенное в [3.34], |
показывает, что последовательности |
Стиф |
|||||||||||||
флера обладают несколько лучшими |
корреляционными |
свойствами, |
|
141
3.6. Составные последовательности
Составные последовательности (СП) образуются из известных исход ных последовательностей. В СП условно можно выделить несущую последовательность (НП) и модулирующую последовательность (МП). При этом СП составляются из противоположных или квазиортогональ ных НП, чередующихся в соответствии с МП.
Если длительность МП обозначить І Ѵ э м |
, |
а несущей N3U, |
то общая |
||||
длительность |
СТ\равняется Nsc |
= N3UN3n. |
|
Сигнал |
сформированный |
||
с использованием СП, будет иметь базу Б 8 |
С |
= |
Б М Б Н , |
где |
Б м и Б н — |
||
базы сигналов |
соответственно |
модулирующей |
и несущей |
последова |
тельностей.
Свойства СП исследованы в [3.27] для случая, когда НП и МП яв ляются последовательностями Баркера. Анализ показал, что авто- и взаимокорреляционные свойства этих СП определяются не столько величиной È s c , сколько Б м и Б н .
Большими возможностями обладают СП, образованные на основе любых двоичных ШПС, представляющих НП, и четверичных МП [3.18]. Это объясняется тем, что корреляционные свойства СП опре деляются корреляционными свойствами НП и МП. Но известно, что четверичные последовательности обладают хорошими авто- и взаимо корреляционными свойствами [3.19]. Четверичные £-последователь ности можно представить в виде двух двоичных подпоследовательно стей [3.28], одну из которых будем условно называть верхней, а втоную нижней. При этом импульсы подпоследовательностей могут излучаться либо параллельно, когда импульсы соответствующих номеров верхней и нижней подпоследовательностей излучаются одно временно, либо параллельно-последовательно, когда импульсы верх ней подпоследовательности передаются в промежутках между им пульсами нижней подпоследовательности, а импульсы нижней под последовательности соответственно между импульсами верхней под последовательности. При параллельно-последовательном методе излу чения подпоследовательностей общее время, занимаемое сигналом, будет в два раза больше, чем при параллельном методе, но в последнем случае для обеспечения той же энергии потребуется увеличить в два раза пиковую мощность передатчика.
Теоретический анализ ФК СП, образованных из двоичных М-по- следовательностей и четверичных £-последовательностей, подтвер жденный многочисленными расчетами на ЭВМ, позволил найти сле дующие закономерности в их корреляционных свойствах [3.50].
АФАК- |
Боковые выбросы ' появляются лишь вблизи |
основного |
и отстоят |
от него не более чем на длительность несущей |
последова |
тельности N3H, т. е. боковые выбросы могут иметь место лишь в тече ние времени, равного длительности основного выброса МП. В течение
остального времени выбросы отсутствуют. Для примера на рис. |
3.6.1 |
|||
представлена АФАК двоично-четверичной СП при |
Nsc |
= |
248. |
|
Величина основного выброса СП определяется как yVs c = |
N3MN3H, |
|||
а его длительность равна длительности элемента |
Тэ |
НП. |
Величина |
|
боковых выбросов АФАК СП и с определяется как |
произведение |
бо- |
142
ковых |
выбросов |
|
АФАК НП на выбросы АФАК |
МП. Отсюда |
|||||||||||||||
u |
б макс |
сп |
Л^эмУ ^эн . так как и б |
макс Для АФАК НП типа М-по- |
|||||||||||||||
следовательностей |
равняется |
ы б м а |
К |
с |
— VNаѵі. |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
ПФАК- |
Основной выброс ПФАК равен Nsc |
= N3MN3H. |
Боко |
||||||||||||||
вые выбросы имеются лишь вблизи |
основного выброса, располагаясь |
||||||||||||||||||
симметрично |
относительно |
него и не далее, чем на величину ± /Ѵэ н ; |
|||||||||||||||||
значение максимального бокового выброса СП иб м |
а к с |
с |
п = |
N3My"N3H. |
|||||||||||||||
|
АФВК- |
и6 |
м а |
к с |
|
составной |
пос |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
ледовательности |
равняется |
произве |
XlT,0)N3 |
|
|
|
|
||||||||||||
дению « б макс |
мп сочетания |
четверич |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
ных |
МП, которые |
могут быть |
равны |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
либо |
0, |
либо |
(0,25 -г- 0,75) N9M, |
на |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
и |
б макс н п с о |
ч е т |
а н |
и я |
|
НПУИ-последова |
|
|
|
|
|
|
|||||||
тельностей, |
равного |
(1,4 |
5) |
\/N2 эн- |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Откудац б м а |
к с |
с п =[(1,5^-5)]/"Л/Е |
іх |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
X [(0,025 -г- 0,075) NaM], |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
ПФВК- Uft макс |
cn= ^ 6 макс мп = |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
= |
|
макс нп> |
ГДе |
U б макс нп |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
= |
(1,5 -г- 5) VNэн; |
|
и б макс |
мп — наи |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
больший боковой выброс ПФВК соче |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
таний МП. Его значение может быть |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
найдено |
с |
учетом |
|
свойств |
ПФВК |
|
|
|
|
|
|
||||||||
четверичных |
|
последовательностей |
|
|
Рис. з.б.і. |
|
|||||||||||||
[3.18, 3.19] и |
при правильном вы |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
боре |
сочетаний |
|
четверичных |
после |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
довательностей для МП будет равно нулю, т. е. « б м а к |
с |
м п = 0. В про |
|||||||||||||||||
тивном случае оно может достигать |
значения |
иб |
м а к |
о |
м п = /Ѵ э м . |
||||||||||||||
|
|
Таким образом, |
« б макс сп |
либо |
равен |
нулю, |
|
либо |
значению |
||||||||||
(1,5 ч- 5) N3HNgM, |
но последний |
случай соответствует |
неверному вы |
бору сочетаний МП и его не следует принимать во внимание.
3.7.Заключение
Вглаве 3 были рассмотрены основные типы сложных сигналов, которые могут найти применение в помехоустойчивых радиотехниче ских системах передачи информации. Каждый из этих сигналов обла дает рядом достоинств и недостатков.
Сопоставление псевдослучайных и случайных сигналов по стати стическим характеристикам корреляционных функций показывает, что при достаточно больших базах сигнала они оказываются практически равноценными. В этом можно убедиться из рассмотрения табл. 3.2.7, в которой сведены статистические характеристики различных корре ляционных функций следующих сигналов: /И-последовательностей, квазиортогональных последовательностей, образованных из сочета ния /И-последовательностей, сегментов /И-последовательностей, слу чайных последовательностей.
143