Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе ГОУ ВПО ОмГТУ д.т.н., профессор _________________ /А.В.Мышлявцев/ «______» __________________ 2011 г.

Курс лекций

по дисциплине

«Методы и устройства формирования и обработки широкополосных сигналов»

Специальность 210402

(форма обучения очная ДВС и заочная)

Доцент кафедры ССИБ………В.Ф. Попов

Омск – 2011

1. Широкополосные сигналы, свойства, типы,

МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ СВЯЗИ

Широкополосными сигналами (ШПС) называют [1] сложные шумоподобные сигналы, у которых база сигнала В, в отличие от простых с В=1, равна

,

где F – ширина спектра, T- длительность ШПС.

Для реальных ШПС, состоящих из конечного числа элементов, всегда можно определить F и B. При этом в системах связи с ШПС значение F много больше ширины спектра передаваемого сообщения, например:

- в цифровых системах связи, передающих информацию в виде двоичных символов, длительность ШПС и скорость передачи информации R связаны соотношением T=1/R. Поэтому база сигнала равна

B=F/R (1.1)

и определяет для ШПС с расширение спектра ШПС относительно спектра сообщения;

- в аналоговых системах связи с частотой отсчетов при дискретизации равной 2W, где W – верхняя частота спектра сообщения, база равна

(1.2)

и определяет для ШПС с расширение спектра W. Поэтому системы связи с ШПС называют широкополосными системами связи (ШСС).

1.1. Свойства шпс

Широкополосные сигналы позволяют:

- 1). Обеспечить высокую помехозащищенность ШСС, определяемую помехоустойчивостью, энергетической и структурной скрытностью ШПС. При корреляционном приеме ШПС или приеме на согласованный фильтр (СФ) [П] увеличение выходного отношения сигнал/шум (ОСШ)

(1.3)

относительно входного h_вх²=Р_с/Р_П равно 2В.

При больших В можно обеспечить высокую помехоустойчивость при h_вх²<<1 (в отличие от пороговой ЧМ) и энергетическую скрытность, т. к. время обнаружения ШПС при априорной неопределенности наличия сигнала пропорционально полосе ШПС

T_обн ≈ а∙F, (1.4)

где а - const, зависящая от параметров приемника радиоразведки;

- 2). Организовать одновременную работу многих абонентов в общей полосе частот асинхронно-адресной системы связи (ААСС) с кодовым разделением абонентов, за счет большого объема L системы ШПС, определенной единым правилом построения. Для малых систем L < В, нормальных L = В, а для больших L >> В число сигналов в системе равно:

, (1.5)

где с, n – const и n >1.

Кроме того смена ШПС из ансамбля L в сеансе связи обеспечивает параметрическую скрытность ШСС.

Сигналы, входящие в систему, должны обеспечивать минимум взаимных помех, определяемый уровнем максимальных пиков взаимокорреляционной функции (ВКФ) R_ij сигналов i и j

, (1.6)

где α -пик-фактор ВКФ; чем меньше α, тем лучше ВКФ;

- 3). Бороться с многолучевостью сигнала разделением лучей. Минимальная задержка между разделяемыми лучами определена полосой F ШПС:

(1.7)

где τ₀ – ширина АКФ R(τ) ШПС;

- 4). Обеспечить совместимость передачи информации с измерением параметров расстояния и скорости движения объекта в системах подвижной связи. Среднеквадратическая погрешность измерения:

- расстояния (по задержке сигнала) равна

; (1.8)

-скорости (по доплеровскому смещению частоты) равна

, (1.9)

т.е. зависят от составляющих базы ШПС, изменяемых независимо;

- 5). Электромагнитную совместимость ШСС с узкополосными системами радиосвязи (УПС), вещания и телевидения. Помехоустойчивость ШПС равна (1.3), где h_вх²=Р_ШПС/Р_У , а помехоустойчивость УПС равна также (1.3) при h_вх²=Р_У/Р_ШПС и В=F/F_У.