Статья: Воздействие модифицированного фазоманипулированного широкополосного сигнала на приемник с входным полосовым фильтром

«Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина»

Воздействие модифицированного фазоманипулированного широкополосного сигнала на приемник с входным полосовым фильтром

Г.С. Нахмансон

В работе [1] рассматривался прием фазоманипулированного широкополосного сигнала (ФМШПС) с плавным изменением фазы (ПИФ) между элементарными импульсами приемником, согласованным с ФМШПС со скачкообразным изменением фазы (СИФ). При этом в приемнике отсутствовал входной полосовой фильтр (ПФ). Выходной эффект такого приемника определяется взаимокорреляционной функцией (ВКФ) принимаемого ФМШПС с ПИФ и опорного ФМШПС с СИФ. Анализ характеристик выходного эффекта приемника показал, что при плавном изменении фазы между элементарными импульсами ФМШПС максимум выходного эффекта смещается на половину временного интервала, на котором осуществляется плавное изменение фазы.

Как правило, в передатчике, приемнике и канале связи используется множество разнообразных фильтров с реактивными элементами. Использование фильтров на выходе передатчика, в канале связи или на входе приемника обычно приводит к межсимвольной интерференции. Результатом этой интерференции является ухудшение достоверности передачи [2].

В данной работе предлагается провести анализ выходного эффекта приемника, согласованного с ФМШПС с СИФ при приеме ФМШПС с ПИФ, прошедшего входной ПФ.

1. ФМШПС на выходе полосового фильтра

Пусть на интервале времени соответствующему биту передаваемой информации, на вход ПФ, имеющего импульсный отклик

где - ширина полосы пропускания ПФ; - центральная частота полосы пропускания ПФ, поступает ФМШПС с ПИФ между импульсами, записываемый следующим образом:

В (2) - амплитуда сигнала; (- несущая частота); - случайная начальная фаза сигнала; - код псевдослучайной последовательности (ПСП), элементы которого принимают значения , причем ; ? коэффициенты, значения которых определяются кодом ПСП и характеризуют наличие или отсутствие плавного изменения фазы между и импульсами; L - число элементов ПСП на длительности бита информации ; - временной интервал, на котором фаза сигнала плавно меняется на за счет изменения частоты на величину , причем то есть [3].

Отклик ПФ на ФМШПС с СИФ является сверткой с :

Подставляя (1), (2) в (3) и проводя преобразования, получаем выражение для ФМШПС с ПИФ, прошедшего через входной ПФ при условии, что :

где

Выходной эффект приемника

Принимаемый сигнал, прошедший через полосовой фильтр, подвергается квадратурной обработке в соответствии с выражением:

Опорный сигнал в (5) определяется выражением:

где ? огибающая опорного сигнала; - время задержки опорного сигнала; фазоманипулированный сигнал импульс приемник

,

то есть приемник предназначен для приема ФМШПС с СИФ между элементарными импульсами. Следует заметить, что (6) получается из (2) при и с учетом смещения во времени на

Подставляя (4), (6) в (5) и проводя соответствующие преобразования, нетрудно получить выражение для выходного эффекта приемника

где ;

- сигнальные составляющие квадратурных каналов; - уровень спектральной плотности мощности шума - нормированная ВКФ принимаемого ФМШПС с ПИФ, прошедшего через ПФ, и опорного ФМШПС с СИФ.

В соответствии с (7) были получены выражения для выходного эффекта приемника, на основании которых был проведен расчет нормированной ВКФ.

Анализ взаимокорреляционной функции

Зависимости главного лепестка ВКФ при модуляции фазы принимаемого и опорного сигнала М-последовательностью с числом импульсов от нормированной временной задержки с учетом ширины полосы пропускания ПФ равной изображены, соответственно, на рисунках 1 и 3, а при полосе равной - на рисунках 2 и 4. На рисунках 1-4, представлены кривые: а - поведение главного лепестка ВКФ при , б - при , а в - поведение главного лепестка ВКФ принимаемого ФМШПС с СИФ, прошедшего через ПФ.

Из рисунков 1-4 видно, что максимальные значения выходного эффекта приемника, согласованного для приема ФМШПС с СИФ, при поступлении на его вход ФМШПС с ПИФ или с СИФ, описываемого ВКФ, достигаются при временной задержке, отличной от нуля, то есть являются смещенными. При полосе (рисунок 1) максимум кривой а равной 0,755 достигается при максимум кривой б ? 0,760 достигается при а максимум кривой в ? 0,762 достигается при При полосе (рисунок 2) максимум кривой а равной 0,741 достигается при максимум кривой б ? 0,747 достигается при а максимум кривой в ? 0,749 достигается при Из сравнения поведения кривых а и б относительно в на рисунке 1 следует, что величины максимумов ВКФ при и при уменьшаются относительно максимального значения ВКФ принимаемого ФМШПС с СИФ, прошедшего через ПФ, на и на соответственно.

Рис. 1. Главный лепесток ВКФ ФМШПС с модуляцией фазы М-последовательностью (), прошедшего ПФ с шириной полосы пропускания равной .

Рис. 2. Главный лепесток ВКФ ФМШПС с модуляцией фазы М-последовательностью (), прошедшего ПФ с шириной полосы пропускания равной .

Рис. 3. Главный лепесток ВКФ ФМШПС с модуляцией фазы М-последовательностью (), прошедшего ПФ с шириной полосы пропускания равной .

Рис. 4. Главный лепесток ВКФ ФМШПС с модуляцией фазы М-последовательностью (), прошедшего ПФ с шириной полосы пропускания равной .

Сравнение кривых рисунка 2 показывает, что величины максимумов а и б уменьшаются относительно максимального значения в на и на соответственно. Следует заметить, что изменение базы сигнала от 63 до 127 при тех же полосах пропускания ПФ (рисунок 3, 4) не вызывает заметного изменения максимума ВКФ.

Заключение

Таким образом, из полученных результатов следует возможность использования приемников, предназначенных для приема ФМШПС со скачкообразным изменением фазы, для приема ФМШПС с плавным изменением фазы между элементарными импульсами. При этом следует учитывать смещение максимума ВКФ вдоль оси временных задержек при выборе временного интервала, на котором осуществляется плавное изменение фазы, и полосу пропускания входного полосового фильтра.

Литература

1. Нахмансон Г.С. Выходной эффект приемника при наличии на его входе модифицированного фазоманипулированного широкополосного сигнала / Г.С. Нахмансон, И.Н. Маснев // Теория и техника радиосвязи. - 2013. - № 3. - С. 67-71.

2. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр.: Пер. с англ. - М. : Издательский дом «Вильямс», 2004. - 1104 с.

3. Нахмансон Г.С. Автокорреляционная функция и спектральная плотность модифицированного фазоманипулированного широкополосного сигнала / Г.С. Нахмансон, И.Н. Маснев // Теория и техника радиосвязи. -2012. - № 1. - С. 84-90.

4. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами / Л.Е. Варакин. - М. : Радио и связь, 1985. - 384 с.

5. Помехозащищённость систем радиосвязи с расширением спектра сигналов модуляцией несущей псевдослучайной последовательностью / под ред. В.И. Борисова. - М. : Радио и связь, 2003. - 640 с.

Аннотация

Рассмотрен прием фазоманипулированного широкополосного сигнала (ФМШПС) с плавным изменением фазы между элементарными импульсами приемником с входным полосовым фильтром, предназначенным для приема сигнала со скачкообразным изменением фазы. Показано, что при плавном изменении фазы между элементарными импульсами ФМШПС максимум выходного эффекта смещен относительно максимума при приеме ФМШПС со скачкообразным изменением фазы.

Ключевые слова: фазоманипулированный широкополосный сигнал, выходной эффект, приемник, полосовой фильтр, плавное изменение фазы.

Phase-shift broadband signal (PSBS) reception with smooth change of phase between elementary impulses by receiver, which has an input band-pass filter, is considered. The receiver is intended for receiving PSBS with hopping phase change. In the paper it is shown that when smooth phase changes between elementary impulses PSBS the maximum output effect of receiver is shifted in relation to maximum input PSBS with hopping phase change.

Keywords: phase-shift broadband signal, output effect, receiver, band-pass filter, smooth phase change.