VARAKIN_Поиск и синхронизация ШПСcorr. Прием информаций и неопределенность во времени и по частоте в широкополосных системах связи
 Скачать 244.26 Kb.
|
|
18. ПОИСК И СИНХРОНИЗАЦИЯ ШПС ПО ВРЕМЕНИ И ПО ЧАСТОТЕ 18.1. Оптимальный квазикогерентный приемник с поиском ШПС по времени и по частоте Особенности поиска и синхронизации ШПС по времени и по частоте были подробно рассмотрены в гл. 15. На рис. 17.1 приведена упрощенная схема корреляционного приемника. Поиск ШПС и синхронизацию по времени обеспечивает схема автоматической подстройки времени (АПВ), а по частоте — схема фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). На рис. 18.1 представлена структурная схема оптимального квазикогерентного приемника с поиском ШПС по времени и по частоте [8, 15, 98, 99]. Он состоит из ФАПЧ, АПВ, двух перемножителей (X), фазовращателя и линии задержки Данный приемник является оптимальным, поскольку обеспечивает оптимальные оценки времени задержки и частоты. Поскольку частота и фаза сигнала на входе флюктуируют, то оценки не остаются постоянными. Поэтому приемник, схема которого представлена на рис. 18.1, является квазикогерентным. Схема ФАПЧ представляет собой замкнутый контур, состоящий из фазового детектора (ФД), усилителя фильтра управляющего элемента (УЭф), управляемого генератора (УГф).  Рис. 18.1. Квазикогерентный корреляционный приемник с поиском и синхронизацией по времени и по частоте Индекс означает подстройку по фазе. С выхода управляемого генератора снимается гармоническое колебание, частота которого совпадает с несущей частотой ШПС на входе приемника. Фаза колебания с выхода УГф опережает фазу ШПС на входе приемника на Гармоническое колебание с выхода проходя через фазовращатель поступает вход второго перемножителя (X), с выхода которого снимается видеочастотное колебание. Схема АПВ, представленная на рис. 18.1, полностью совпадает со схемой АПВ, изображенной на рис. 17.2. Схема АПВ представляет собой замкнутый контур, состоящий из регистра сдвига (РС), двух перемножителей (X), сумматора усилителя фильтра управляющего элемента (УЭ, управляемого генератора (УГТ). Индекс означает подстройку по времени. С выхода УГТ снимаются тактовые импульсы, фаза которых изменяется времени в соответствии с управляющим напряжением на выходе Псевдослучайная последовательность (ПСП), снимаемая с каскада регистра сдвига, опережает на содержащуюся в ШПС на входе приемника. Поэтому с выхода линии задержки снимается ПСП, совпадающая с ПСП в ШПС. Она передается на первый перемножитель (X), с выхода которого снимается колебание, не содержащее ПСП. Опорная ПСП, снимаемая с выхода линии задержки далее поступает в информационный коррелятор. Таким образом, АПВ и ФАПЧ связаны перекрестными связями: АПВ снимает модуляцию по ПСП и позволяет ФАПЧ работать с более узкими спектрами; ФАПЧ, в свою очередь, поставляет в АПВ квазикогерентное колебание, что позволяет АПВ работать с видеочастотными сигналами. Приемник, схема которого представлена на рис. 18.1, является базовым. На его основе разработано много приемников, осуществляющих прием информации при слежении за временем задержки и за частотой [8, 15, 95, 97, 98, 101, 103, 104], поскольку отличия в таких приемниках определяются видом передаваемой информации типом ШПС (ФМ, ДЧ, ДСЧ-ФМ), характером изменения времени задержки и частоты во времени, причем существуют когерентные и некогерентные приемники для всех этих условий. Этим и объясняется большое многообразие различных следящих приемников. Кроме того, следует учесть, что и слежение по частоте может быть сделано на основе ФАПЧ [8, 100] или на основе схемы Костаса [8]. Это еще более увеличивает многообразие схем следящих приемников. Поиск ШПС по времени и по частоте в приемнике, представленном на рис. 18.1, осуществляется аналогично тому, как это производилось в следящем приемнике с АПВ, но уже с учетом необходимости поиска и по частоте. В начале сеанса связи задержка ШПС по времени и его несущая частота неизвестны и поиск может осуществляться следующим образом. Пусть частота управляемого генератора УГФ принимает минимальное значение. При этом значении частоты схема АПВ осуществляет поиск и синхронизацию по времени. Если сигнал на данной частоте не обнаружен, то УГф должен создать частоту следующего частотного интервала, а затем схема АПВ снова должна осуществлять поиск и синхронизацию ШПС по времени и т. д. Возможны и другие процедуры поиска. Например, схема АПВ перестраивается дискретно, а схема ФАПЧ непрерывно. Это не имеет принципиального значения. Важно то, что схемы АПВ и ФАПЧ должны пройти весь диапазон изменения времени задержки ШПС и изменения его частоты. 18.2. Время поиска ШПС при когерентной обработке Ранее была показана идентичность следящего измерителя (АПВ) и дискретного измерителя. Поэтому для простоты рассуждений примем дискретные модрли изменения времени задержки и частоты. Время синхронизации (15.48) равно сумме времени поиска и времени вхождения в синхронизм. Но вхождение в синхронизм возможно только при обнаружении ШПС. Поскольку обычно число ячеек неопределенности (15.39) велико, а ШПС содержится только в одной, то временем вхождения в синхронизм при приближенном рассмотрении вопроса можно пренебречь. Точно так же в первом приближении можно пренебречь и ложными выбросами. При таких предположениях время синхронизации равно приближенно времени поиска, которое в свою очередь равно где число ячеек неопределенности, — время анализа одной ячейки. Время анализа одной ячейки число накапливаемых ШПС, связанное с шумовой полосой схемы АПВ соотношением (17.14). Схема АПВ эквивалентна когерентному накопителю. Поэтому, как и ранее, будем полагать, что Число интервалов неопределенности по задержке согласно а интервал  где ширина спектра. Число интервалов неопределенности по частоте определяется длительностью когерентного обрабатываемого ШПС, которая равна Поэтому число интервалов неопределенности по частоте равно  а интервал  где ширина доплеровского изменения частоты. Так как число ячеек неопределенности в соответствии с то подставляя в это выражение (18.3) — (18.5), имеем  где  Соответственно из (18.1), (18.2), (18.7) находим относительное время поиска  При получаем  Например, если то а абсолютное время поиска Данный пример показывает, что необходимо уменьшать диапазон доплеровских частот, а также использовать схемы ускоренного поиска ШПС. Одна из таких схем будет рассмотрена в следующем параграфе. |