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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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

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