Дипломная работа с элементами исследования. Дипломная работа Разработка и исследование алгоритмов обнаружения сигналов с эллипсными несущими

• Название: Дипломная работа Разработка и исследование алгоритмов обнаружения сигналов с эллипсными несущими
• Анкор: Дипломная работа с элементами исследования.docx
• Дата: 22.05.2018
• Размер: 1.79 Mb.
• Имя файла: Дипломная работа с элементами исследования.docx
• Тип: Диплом; #19537
• страница: 2 из 15

1.3. Обзор существующих широкополосных и сверхширокополосных сигналов.

Существуют следующие типы широкополосных сигналов:

1.3.1. Короткие радиоимпульсы

Короткие радиоимпульсы допускают гибкое управление своим спектром. Они представляют из себя цуги синусоидальных колебаний с колоколообразной огибающей, описываемые следующим выражением:



где  — характерная длительность огибающей радиоимпульса, — центральная частота колебаний. Спектр такого сигнала имеет вид

.


Короткий радиоимпульс формируется в два этапа. Сначала в низкочастотном диапазоне формируется импульс огибающей длительностью , имеющий гауссовскую форму, затем он перемножается с периодическим несущим сигналом с частотой . Полученный таким образом сигнал имеет ширину спектра и центральную частоту . База сигнала B.

1.3.2. Пачки коротких радиоимпульсов

Пачки коротких радиоимпульсов, как и в случае со сверхкороткими импульсами, используются для увеличения базы сигнала и получения дополнительных возможностей по модуляции и организации многопользовательского доступа. Формируются в соответствии с расширяющими последовательностями так, что информационный символ кодируется пачкой КРИ. База сигнала при этом увеличивается в раз, где — число импульсов в пачке.

Пачки коротких радиоимпульсов предоставляют дополнительные возможности организации множественного доступа, связанные с разделением сигналов разных групп пользователей по частоте.

1.3.3. Сигналы с ортогонально-частотным мультиплексированием (OFDM)

Сигнал формируется  гармоническими поднесущими, разнесенными по частоте на равные промежутки . Другими словами, занимаемая сигналом полная полоса частот делится на подканалов. Все поднесущие взаимно ортогональны на интервале длительности импульса , в пределах которого располагается OFDM символ . Для передачи информации каждая из поднесущих модулируется независимо с помощью методов фазовой манипуляции (BPSK, QPSK, 8PSK, 16/64/256QAM), так что на каждой поднесущей формируется свой сигнал, которые перед излучением в эфир складываются, формируя OFDM сигнал.

Для OFDM-сигналов характерна большая изменчивость по амплитуде и, как следствие, большой пик-фактор (см. рисунок). СШП OFDM-сигнал занимает полосу частот около 500 МГц. База СШП OFDM-сигнала меняется от 1 до 10 в зависимости от скорости передачи.

Множественный доступ может быть организован за счет выделения разным пользователям разных участков доступного частотного диапазона.

1.3.4. Хаотические радиоимпульсы

Хаотические радиоимпульсы представляют собой фрагменты хаотического сигнала, который генерируется непосредственно в требуемом частотном диапазоне. Формирование импульсов осуществляется либо за счёт внешней модуляции, либо за счёт внутренней в транзисторном генераторе хаотических колебаний. Характерная ширина спектра мощности потока хаотических радиоимпульсов составляет



где  — полоса хаотического сигнала,  — характерная ширина спектра модулирующего видеоимпульса. При условии, что длительность модулирующего видеоимпульса удовлетворяет соотношению , то есть импульс содержит более нескольких квазипериодов хаотических колебаний, ширина спектра мощности потока хаотических радиоимпульсов практически совпадает с шириной непрерывного хаотического сигнала.

База хаотического радиоимпульса определяется произведением полосы хаотического сигнала на длительность и может меняться в широких пределах.

1.3.5. Импульсы с линейно-частотной модуляцией (ЛЧМ импульсы)

Сверхширокополосные ЛЧМ-импульсы представляют собой импульсные сигналы, внутри импульса частота меняется по линейному закону либо возрастая, либо убывая



где  — огибающая ЛЧМ импульса, описываемая колоколом Гаусса,  — начальная частота колебаний (в начале импульса),  — скорость перестройки частоты.

База ЛЧМ импульса составляет , она может превышать 1, однако не может быть большой.

1.3.6. Сигналы с псевдослучайной последовательностью

Еще существуют широкополосные сигналы, являющиеся совокупностью хаотических радиоимпульсов с синусоидальной несущей. Такого вида сигналы используются в технологии CDMA. В этой технологии все пользователи используют один и тот же код для кодирования соответствующих информационных последовательностей, передаваемые сигналы в этой общей полосе можно отличить друг от друга при использовании для каждого переданного сигнала различного псевдослучайного образца, также называемых кодом или адресом. Таким образом, частный получатель может восстановить передаваемую информацию, если знает свой псевдослучайный образец, т.е. ключ, используемый соответствующим передатчиком.

1.3.7. Сигналы без несущей

Существует класс уже сверхширокополосных сигналов (СШПС), не использующих синусоидальное колебание. В настоящее время они существуют в виде одиночных импульсов, имеющих форму моноимпульса Гаусса, или другой функции, создающей одиночный импульс. Вид этого импульса показан на рис.1.



Рис. 1.3.1 Вид моноцикла Гаусса (длительность 50 пс)

Форма сверхкоротких импульсов описывается моноциклом Гаусса, то есть первой производной от известной кривой распределения Гаусса:



где  — длительность импульса,  — его амплитуда. Ширина спектра мощности импульса обратно пропорциональна длительности импульса . Форма спектра мощности такого импульса описывается соотношением:



На рис.1.3.2 показан спектр сверхкороткого импульса.



рис.1.3.2

База ультракороткого импульса .

При использовании импульсов длительностью от 2,0 нс до 0,1 нс ширина полосы спектра мощности составляет соответственно от 500 МГц до 10 ГГц. Спектр сигнала занимает полосу частот от 0 до .

В России разработкой аппаратуры для этих сигналов занимается «КБОР». Данная технология получила название UWB. Tермин Ultra Wideband (UWB) означает в настоящее время целый ряд радиотехнических понятий: радиосигнал без несущей, сверхширокополосный радиосигнал (СШПС), очень короткий радиоимпульс, временной импульс (time domain, «чип»). Данный сигнал является сверхширокополосным, так как отношение его ширины полосы к значению центральной частоты спектра сигнала составляет величину, большую единицы (для традиционно используемых радиосигналов в радиосвязи это отношение существенно меньше).

Определение термина «сверхширокополосные сигналы» — Ultra Wideband — впервые было введено агентством DARPA Министерства оборон США в 1990 году и скорректировано Федеральной комиссией связи США (FCC) в 2000 году. По определению FCC, к UWB относятся все сигналы со спектральной полосой не менее 1,5 ГГц, а также сигналы у которых ширина спектральной полосы составляет по крайней мере 25% от значения центрально частоты. Данное определение вполне однозначно связано с достигнутым в настоящее время уровнем развития UWB-сигналов и систем.

1.3.8. Сигналы, модулируемые вейвлет функциями

Наиболее близким аналогом к выполняемой дипломной работе является способ модуляции негармонической функцией, рассмотренный в статье Кузовникова, А. В. « Исследования свойств модулирующих функций с негармонической несущей» [6]. В которой автор исследовал помехоустойчивость сигналов модулированных вейвлет функциями.