Системы связи с шумоподобными сигналами - Варакин Л.Е.
Скачать (прямая ссылка):
помощью декодера (Д). В приемнике оптимальную фильтрацию осуществляет
коррелятор (Кор). Назначение остальных блоков такое же, как и в
предыдущих схемах.
Представленные схемы не исчерпывают всего многообразия схем
широкополосных систем связи с ШПС. Вместе с тем они •позволяют выделить
основные узлы таких систем. К таким узлам относятся генераторы
формирования ШПС (или автоматы формирования ШПС с их сменой), генераторы
сетки частот, согласован-
20
ные фильтры, корреляторы, блоки поиска ШПС и синхронизации по времени и
по частоте. Из представленного материала следует, что разработчик
широкополосной системы связи должен уметь выбрать тип ШПС и его базу,
метод обработки, определить время поиска и синхронизации, найти
помехоустойчивость приемника ШПС при действии различного рода помех,
выбрать элементную базу и разработать на ней необходимые генераторы ШПС,
согласованные фильтры и корреляторы, блоки поиска и синхронизации. Кроме
этого, разработчик должен уметь проектировать остальные узлы передатчика
и приемника, знать, как проходит ШПС через узлы передатчика и приемника и
какие потери при этом имеют место. На все вопросы, которые возникают в
процессе проектирования ШСС, нельзя в большинстве случаев дать
однозначные ответы. Поэтому проектирование ШСС в настоящее время является
инженерным искусством, которое основывается на глубоком знании теории и
техники ШПС и на интуиции разработчика. Но тем не менее, по всем вопросам
проектирования систем связи с ШПС в настоящее время имеются основные (и
во многих случаях фундаментальные) результаты. Они и приведены в
дальнейших разделах данного справочника.
2. ШУМОПОДОБНЫЕ СИГНАЛЫ
2.1. Сигналы и спектры
Сигналом называется изменяющаяся физическая величина, отображающая
сообщение. Сигнал и, являющийся функцией времени t, записывается в виде
u=u(t).
Множество сигналов Uj(t), определяемое единым правилом построения,
называется системой сигналов. Таким образом, система сигналов определена,
если известно правило построения сигналов. Номер сигнала указан в виде
индекса /'. Если число сигналов в системе L, то можно пронумеровать
сигналы натуральными числам!" от 1 до L и обозначить / = 1, L. Число L
называется объемом системы сигналов.
В дальнейшем рассматриваются сигналы, которые можно представить в
следующем виде:
и (t) -A (t) cos [o)0/-f 6 (t)^ (2.1)
где A(t) - огибающая, too - несущая частота, 0(/) - медленно-меняющаяся
часть фазы сигнала.
Представлению (2.1) соответствует радиочастотный сигнал. Так как
рассматриваются реальные сигналы (которые можно сформировать и
обработать), то все функции времени и параметры правой части (2.1)
известны.
Когда сигнал задан в общем виде u(t) и правая часть (2.1) не известна, то
необходимо воспользоваться преобразованием.
21
Гильберта и найти сопряженный сигнал w(f). В этом случае огибающая A (f)
= Vu2(t)+"2(f), фаза 6(f) =(c)0f+e(f) =arctgX X[u(t)/u(t)].
Если функция 01(f) непрерывная и имеет непрерывную первую производную, то
мгновенная частота сигнала (c)(f) по определению равна первой производной
фазы 0(f), т. е. (c)(f) =(c)0+0'(f).
Преобразование Гильберта:
jiM.*. гw__-l j'sfiL*.
' ' ' Л х- <
На рис. 2.1,а показан фазоманипули-рованный сигнал (ФМ), состоящий из
четырех радиоимпульсов с одинаковой несущей частотой, но с различными
начальными фазами. На рис. 2.1,6 и в представлены его огибающая A(t) и
фаза 0(f). Огибающая постоянна на интервале длительностью Т, а фаза равна
двум значениям: 0 или л.
Если несущая частота сигнала (c)о = 0, то такой сигнал является
видеочастот-ным. На рис. 2.1,г изображен видеоча-стотный сигнал U (f) -
последовательность положительных и отрицательных прямоугольных импульсов,
полученный из ФМ сигнала рис. 2.1,а при условии, что (c)о = 0. Так как
знаки импульсов ви-деочастотного сигнала определяются начальными фазами
импульсов радиочастотного сигнала, то по аналогии с радиочастотным
сигналом видеочастотный также называется фазоманипулированным сигналом.
¦Спектр сигнала u{t) определяется преобразованием Фурье g (ю) = J ti (f)
e~if0< dt. (2.2)
-оо
Спектр является функцией угловой частоты (c)=2jtf, где f - линейная
частота. (В дальнейшем (c)и f называются просто частотой.) Бесконечные
пределы интегрирования соответствуют общему случаю. При определении
спектра финитного сигнала (с конечной длительностью) необходимо учитывать
его расположение на оси времени f. Спектр может быть представлен в виде
?((c)) = = |g-((c)) |expli<p((c))], где Igf(c))! - амплитудный,, а <р(ю) -
фазовый спектр сигнала и (f).
Сигнал находится по спектру с помощью обратного преобразования Фурье
и (f) = -| g ((c)) е'40* d(c).
2 я
х-t
Рис. 2.1. Фазоманипулиро-ванный сигнал
22
Ширина спектра. Спектр финитных сигналов имеет бесконечную протяженность,
поэтому единого определения ширины спектра не существует. В зависимости
от целей исследования ширину спектра сигнала находят по-разному. В
дальнейшем ширина спек: тра определяется так, чтобы правильно отображать
