Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Шумоподобные сигналы в системах передачи информации

..pdf
Скачиваний:
61
Добавлен:
27.10.2023
Размер:
20.77 Mб
Скачать

Продолжение табл. 3.2.1

m

in

Mh

а,

а2

а,

 

а*

а»

а7

 

 

«10 а11 а12 ОіЗ

 

 

 

 

 

 

 

 

59*

(79)

M33

1

1

1

0

0

1

1

1

0

0

1

 

 

 

 

59

Мзі

1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1

 

 

 

 

71*

(119)

Мзъ

1

1

0

1

1

0

1

0

 

0

1

1

 

 

 

 

71

Мзв

1 1 0 0 1 0 1 1 0

1 1

 

 

 

 

73*

(439)

М31

1

1

1

0

1

0

0

0

 

1

1

1

 

 

 

 

 

73

Mas

1

1

1

0

0

0

1

0

 

1

1

1

 

 

 

 

83*

(235)

м39

1

1

1

1

0

0

1

0

 

0

1

1

 

 

 

 

 

83

Мм

1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1

 

 

 

85*

(343)

M н

1

0

1

1

1

0

0

0

 

1

1

1

 

 

 

 

85

Л44 2

1

1

1

0

0

0

1

1

1

0

1

 

 

 

89*

(221)

мі3

1

0

0

1

1

0

1

0

 

1

1

1

 

 

 

 

89

Мц

1 1 1 0 1 0

1 1 0 0 1

 

 

 

 

91*

(157)

Міь

1

1

0

1

0

1

1

0

 

1

0

1

 

 

10

 

91

Мі6

1 0

1 0 1 1 0 1 0 1

1

 

 

101*

(215)

Mi-,

1

0

0

0

0

1

0

1

1

0

1

 

 

 

 

 

 

 

101

MM

1

0

1

1

0

1

0

0

 

0

0

1

 

 

 

103*

(115)

Mi9

1

1

1

0

1

1

1

1

1

0

1

 

 

 

 

103

M60

1

0

1

1

1

1

1

0

 

1

1

1

 

 

 

107*

(167)

Мы

1

1

0

0

1

1

1

1

0

0

1

 

 

 

 

107

мм

1

0

0

1

1

1

1

0

0

1

1

 

 

 

109*

(151)

мъз

1

0

0

0

0

1

0

0

1

1

1

 

 

 

 

109

Л І 6 4

1

1

1

0

0

1

0

0

 

0

0

1

 

 

 

149*

(347)

мьъ

1

1

0

0

0

0

1

0

1

0

1

 

 

 

 

149

мЬІ

1

0

1

0

1

0

0

0

 

0

1

1

 

 

 

173*

(181)

м61

1

1

0

1

1

0

1

1

1

1

1

 

 

 

 

173

Mis

1

1

1

1

1

0

1

1

0

1

1

 

 

 

179*

(205)

м69

1

1

0

1

0

0

0

1

0

0

1

 

 

 

 

179

Мео

1

0

0

1

0

0

0

1

0

1

1

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1*

M i 1

1 0

0

0 0 0 0 0 0 1 0

1

 

 

 

1

М2

1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1

 

11

 

3*

м3

1 0

0

1 0 0 1 0 0 1 0

1

 

 

 

3

Мі

1 0

1 0 0 1 0 0

1 0 а 1

 

 

 

5*

мъ

1 0

0 0 1

0 0 0

1 1 0 1

 

 

 

5

 

1

0

1

1

0

0

0

1

0

0

0

 

1

 

 

 

1*

м2

1

0

0

0

0

0

1

0

 

1

0

0

1

1

 

 

1

1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0

0 1

12

 

23*

м3

1

0

0

1

0

0

0

0

 

0

1

1

0

1

 

23

Мі

1 0 1

1 0 0 0 0

0 1 0 0 1

 

661*

мъ

1

0

0

0

1

1

0

0

 

0

0

1

0

1

 

661

м6

1

0

1

0

0

0

0

1

1

0

0

 

0

1

по

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продолжение табл.

3.2.1

m

I'll

«Л

"0

 

a2

a,

"4

 

"e

 

 

«10

"11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1*

A l i

1

0

0 0

0 0 0

0 0

1 1 0

1

1

 

1

ЛІа

1

1

0

1 1 0 0

0 0 0 0

0

0

1

1 о

421*

AI3

1

0

0

0

 

1

1

0

0

0

0

0

1

0

 

1

421

M 4

1

0

1

0

 

0

0

0

0

1

1

0

0

0

 

1

 

1325*

Af8

1

1

0

0

 

1

0

1

0

0

1

1

0

0

 

1

 

1325

AI«

1

0

0

1

1

0

0

1

0

1

0

0

1

1

/ п —номер последовательности по Питерсону

[3.12]. В скобках указаны но­

мера «зеркальных»

последовательностей, отмеченных знаком*.

Mh—условный

номер АІ-последовательности.

 

ления программы для расчета корреляционных функций на ЭВМ, которая приводит к получению того же результата, что (3.2.3) [6.11]:

dj = —dj^dj-h ... dj_m, m > k 1, / = (m -f- 1) -f- N3. (3.2.4)

Число сомножителей обязательно будет четным.

В частном случае двух сомножителей, что соответствует двум

обратным связям в регистре сдвига, имеем

 

dj = dj-mdj_h.

(3.2.5)

Рассмотрим пример получения последовательности М2 по правилу (3.2.5). Пусть m = 4, начальный блок 1000, тогда M-последователь­ ность будет равна 100011110101100, так как

d5= - r f 5 _ 4 d 5 _ 1

= rfid4

= - [ l . ( - 1 ) ] = 1,

d6 = - A - 4 d e - i = ~аЛ

= (—i)

- i = i .

d7 = cf7 _4 d7 _i =

d3de =

—(—1) • (1)

= 1 и т . д.

Мы получили точно такой же результат, что и в предыдущем примере, когда M-последовательность строилась по правилу (3.2.3).

С ростом памяти m число символов последовательности УѴЭ резко увеличивается, практически удваиваясь при увеличении m на еди­ ницу (табл. 3.2.2). Уже ранее отмечалось, что изменение начального блока последовательности приводит лишь к циклическим перестанов­ кам одной и той же последовательности. При этом имеется 2т 1 возможностей выбора начала последовательности. Общее число воз­ можных различных M-последовательностей максимального периода [правил кодообразования (3.2.3)] определяется из выражения (3.2.2)

Ns = ц> (2т \)Іт.

Ш

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

3.2.2

m

2

3

4

5

6

7

8

9

 

10

11

12

13

Л'э

3

7

15

31

63

127

255

 

511

1023

2047

4095

8191

m

 

14

 

15

16

 

17

 

18

 

19

 

20

 

16388

32767

65535

 

131071

 

262143

524287

1048575

В табл. 3.2.3 приведено число

N S M

В зависимости от т.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

3.2.3

m

3

4

5

6

7

8

9

10

11

 

2

2

6

6

18

16

48

60

176

m

12

13

14

15

16

17

18

 

19

NsM

144

630

576

1800

2048

7710

7776

27594

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Следует отметить, что в некоторых случаях увеличение памяти приводит не к увеличению, а, наоборот, к уменьшению числа различных возможных правил кодообразования. Так, например, при m = 7 N S M = 18, а при m = 8 N S M =16. Это имеет место по той причине, что числу 127 соответствует больше взаимно простых чисел, чем числу 255, так как 127 является простым числом, а 255 = 3 x 5 x 17. Это поло­ жение базируется на основе теории множеств [3.12].

В табл. 3.2.4 приводятся в качестве примера М-последователь- ности для m = 3, 4, 5, 6 и некоторые варианты при 7.

В том случае, когда в выражении (3.2.4) имеется наибольшее число коэффициентов а,-, равных нулю, генерирующее устройство получает­ ся наиболее простым, так как количество обратных связей будет ми­

нимальным.

 

 

 

МЛРП обладают тем свойством,

что при перемножении

последо­

вательности длиной N3{dj}

на такую же последовательность, но сдви­

нутую вправо или влево на

некоторое

количество элементов

k{dj+h},

получаем после изменения знаков у произведения на обратные перво­ начальную последовательность, но смещенную на другое число эле­ ментов, т. е.

{— djdJ+k}

= [dj+l},

I ф k.

(3.2.6)

 

112

Т а б л и ц а 3.2.4

m = 3

1110010

1110100

m = 4

111100010011010

111101011001000

1111100011011101010000100101100

1111100110100100001010111011000

1111100100110000101101010001110

1111101110001010110100001100100

1111101000100101011000011100110

1111101100111000011010100100010

m

11000001000011000101001111010001110010010110111011001101010

11010101100110111011010010011100010111100101000110000100000

11010111000110011101100000111100100101010011010000100010110

11011010001000010110010101001001111000001101110011000111010

11010000011100001001000110110010110101110111100110001010100

11001010100011001111011101011010011011000100100001110000010

m — 7

111111100001110111100101100100100000010001001100010111010110110—».

»0000110011010100111001111011010000101010111110100101000110111000 1111111000111011000101001011111010101000010П011110011100101011 —>

>0011000001101101011101000110010001000000100100110100111101110000

111111100001010110001001111001010010010110101010000011001000011—>

>101011100110001101100110000001000111110100110100010111101101110

111111101110110111101000101100101111100010000001100110110001110-> >00111010111000010011000001010101101001001010011110010001101010000

1111111000000100000110000101000111100100010110011101010011111010^

>0001110001001011101101011011110110001Ю100101110111001100101010

3.2.3. Двумерные и одномерные функции

автокорреляции сигналов Хаффмена

Двумерная нормированная функция корреляции, характеризую­ щая влияние временного и частотного сдвига принимаемого сигнала по отношению к ожидаемому, может быть записана следующим обра­ зом:

J_

(3.2.7)

 

J j=l

113

где Хэ (т . — двумерная функция корреляции элемента последова­ тельности

 

 

 

 

л k

 

С ( У ) = С 0 5 К / - 1 ) Й Т Э ] = С 0 5 ( / - 1 ) ^

 

так как

Тэ2п

&Fk _

T32nk

 

 

T9Q

 

 

2

 

2

2Т.

 

 

где k = 0; 1/z; 2/z; 3/г; 4/z; ...; Na

числа,

определяющие точность

расчетов (частоту рассчитываемых дискретных точек сечений

вдоль

частотной оси); г — 1, 2, 3, 4,

... ;/==

1 —- Ng

— номер элемента

пер­

X(t,0)N3 127120 -

Рис. 3.2.1.

вой (опорной) последовательности; х, у — вторая (воздействующая) последовательность; і = 0 -т- N9 — номер сдвига принимаемой (воз­ действующей) последовательности относительно опорной.

Выражение (3.2.7) соответствует периодическому режиму работы. При апериодическом режиме суммирование производится в пределах от / = 1 + і до N9.

Рассмотрим свойства сечения ДФАК % (т, Q) вдоль временной оси при отсутствии частотных рассогласований, которая является в этом случае функцией автокорреляции.

Автокорреляционная

функция

M-последовательностей.

Можно

показать, что в непрерывном режиме работы нормированная

автокор­

реляционная функция X (т, 0) имеет основной выброс, равный единице,

и боковые выбросы, относительный уровень которых равен —

l/NB

[6.11].

 

 

 

 

 

 

Таким образом,

периодическая

автокорреляционная

функция

X (т, 0)

/И-последовательности

имеет

за период Ts = N9Tg

один ос­

новной

выброс длительностью

Э , а остальную часть периода

абсо­

лютная величина этой функции в N9

раз меньше (рис. 3.2.1,

пунктир­

ная линия, обозначенная ПФАК). С ростом Na ПФАК таких сигналов

114

приближается

к

идеальной, когда

боковые

выбросы по сравнению

с основным становятся пренебрежимо малыми.

 

Нормированная

апериодическая

функция автокорреляции М-по-

следовательности

длительностью

Ts

= NaTB

будет иметь наибольшие

боковые выбросы,

равные примерно

l/j/Л Ѵ

На рис. 3.2.1 в качестве

примера приводится АФАК M-последовательности

Хаффмена 3* при

N э = 127 (3*

здесь

и на других

рисунках — номер последователь­

ности по табл. 3.2.1).

 

 

 

 

Значение

ненормированного

максимального

бокового выброса,

равное «g макс — V~N9t вытекает из псевдослучайного характера по­ следовательности, в которой содержится приблизительно одинаковое число элементов + 1 и — 1 . Так как боковой выброс автокорреляцион­ ной функции является суммой произведений разнополярных элемен­ тов (1 и —1), то математическое ожидание бокового выброса за время Ts равно m (%б) = 0, а дисперсия D (хъ) равна ІѴЭ. Взяв отношение среднеквадратичного отклонения Y~Na К основному выбросу в момент отсчета, равному сумме элементов Nэ, получим нормированный уро­ вень боковых выбросов, определяемый как

Однако можно найти такие М-последовательности, у которых бу­ дет более удачное сочетание разнополярных символов в последова­ тельности, в результате чего уровень боковых выбросов оказывается

меньше, чем определяемый предыдущей

формулой.

В табл. 3.2.5 приведены в качестве

примера результаты расчета

некоторых из большого числа рассчитанных на ЭВМ апериодических автокорреляционных функций A4-последовательностей различной дли­

ны Nэ , где N6 м а

к с

— количество выбросов, имеющих

максимальную

величину

м а к с / І ^ Ѵ э ;

значение порогового уровня

выбирается как

целое число, ближайшее

к

]A<V3; N9

— значение основного выброса

в момент

отсчета;

Л ^ б п о р

— количество

выбросов,

 

превышающих

порог иб п о

р ; все результаты

нормированы

относительно

j A V 3 . В таб­

лице дано математическое ожидание модуля выбросов Ші (|«6І)> а

также

среднеквадратичное значение модуля выбросов £>1 / 2 (| и6

|).

 

Расчет выбросов ФАК для каждого относительного сдвига

может

быть произведен

в соответствии с выражением

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ = І

 

 

 

 

где X — первая

опорная

последовательность; у — вторая (принимае­

мая) последовательность.

 

 

 

 

 

 

 

После

статистической

обработки

многочисленных

результатов

расчета сделан ряд выводов [3.40]. Величина наибольших боковых

выбросов при различных длительностях Nэ

может принимать

значе­

ния в пределах ыб м а к с = (0,7 -г- l,25)j/^V8 .

Математическое

ожида-

115

'п

151*

1

311

3*

63

1

11*

 

3

5

127 9

13*

1

19

255 37*

11

1*

1

511 3*

9

1023 1*

Усреднение по всем N.à

"б макс

УК

б макс

 

1,64

1

0,78

1

0,90

2

0,72

3

0,75

2

1,13

2

0,71

6

1,16

1

0,84

6

1,25

1

0,88

1

1,20

2

1,13

1

1,13

2

1,10

1

1,02

1

1,02

1

1,08

3

1,19

3

0 , 7 - М

,25

^макс

"б пор

%ѴЩ,

26,6

20,0 0,78

16,1

12,9 0,90

9,5

14,3 0,88

6,3

10,2

7,9 0,98

11

5,5

7,5 0,94

7,1

7,1

4,9

4,5

4,5 0,97

4,7

3,7 1,0

 

Т а б л и ц а

3.2.5

 

' M 1 "б 1 о) * Ч 1 и б 1 )

б пор

 

 

1

0,26

0,30

0

0,33

0,22

0

0,37

0,23

0

0,30

0,27

0

0,31

0,20

5

0,35

0,29

0

0,29

0,20

3

0,37

0,27

0

0,33

0,26

4

0,29

0,29

0

0,32

0,21

5

0,33

0,27

3

0,35

0,26

9

0,35

0,28

4

0,32

0,25

1

0,33

0,24

1

0,32

0,22

5

0,32

0,24

16

0,30

0,27

 

0,32

0,26

ние модуля выбросов оценивается как m (| иб | ) = 0,32J//Va , а средне­ квадратичное отклонение модуля выбросов D 1 / 2 ( [ « б |) = 0,26]/N,d. Математическое ожидание выбросов равно нулю и среднеквадратичное

отклонение D]/2 а) =

0,4]//Ѵэ . Анализ ФАК всех возможных TW-по­

следовательностей при

некоторой длине Мэ позволяет найти те из

последовательностей, у которых наибольшие боковые выбросы будут

наименьшими, и тогда можно найти 7 м и н м а к о (%)•

де Лонга [3.7]

На основании данных табл. 3.2.5 и исследований

можно составить табл. 3.2.6, в которой при различных

длительностях

последовательностей N3 производится сравнение значений часто встре­

чающихся наибольших боковых выбросов /И-последовательностей,

определяемых

уровнем

-100%, с боковыми выбросами, имеющими

минимальные

значения

у м и н м а к с (%).

116

Поскольку первый боковой выброс sin xlx составляет около 18% от основного выброса, то при т = 0 в сечении функции неопределен­ ности по частотной оси значение наибольшего бокового выброса для всех ІѴэ будет равняться:

и б макс =

 

Это сечение представляет собой спектр импульса длительностью

Ts.

Рассматривая сечения ДАФАК вдоль частотной оси при т =

TJ2,

можно показать, что при прямоугольной огибающей элементов после­

довательностей

и

расстройке

по

частоте, равной

£2 =

2 л / Г э ,

т.

е.

klTs (l/Ts)N3,

 

появляется

большой боковой

выброс

и б м

а к с

да

да Nэ/3. В [3.41] приведено выражение

 

 

 

 

 

х ( ± - £ ;

±^)=*Ѵ-Ѵ~*™*'Ѵ

даО,35Х(0,0).

 

(3.2.9)

\

2

і а /

 

Я/2

 

 

 

 

 

Этот результат можно пояснить следующим образом. Смещение

принимаемой последовательности

относительно опорной

на

Тэ/2

экви­

валентно уменьшению длительности элементарных импульсов в отклике

перемножителя до TJ2;

из-за этого происходит

расширение

спектра

отклика в 2 раза. При, сдвиге по частоте на ѴТЭ

сигнал уменьшится

из-за первого множителя в (3.2.7) не до нуля, а

примерно до

0,7

от

значения, которое будет

при нулевом частотном

сдвиге. Само

же

это

значение равняется 0,5% (0,0).

На рис. 3.2.3 показано в качестве примера сечение вдоль частотной оси ДАФАК'при т = Э, которое типично для M-последовательностей длительности Na = 127, когда т < (2/3)Г8 .

После статистической обработки результатов многочисленных расчетов сечений ДАФАК вдоль частотной оси установлено, что для

всех Ыэ

значение

наибольших

 

боковых

выбросов

на

всей

площади,

равной

2TS — , редко

превосходит

уровень

3]/іѴэ . Исключение

со-

 

* ѳ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ставляют лишь области

около

6 вышеуказанных точек. На рис. 3.2.4

в качестве примера приведены

значения

« б м а н Ж ^ э

Д л я

=

127

на плоскости (т, Ù) как функция

тэ.

ДАФАК

на

всей

частотно-

Математическое ожидание

выбросов

временной плоскости равняется нулю, а по

модулю

m (| ыб ]) имеет

зависимость от NB

и изменяется

от 0,35|/"/Ѵэ

до нуля.

 

 

 

 

На

рис. 3.2.5

даны

зависимости

от %ITS

среднеквадратичных

от­

клонений и математических ожиданий величин боковых

выбросов

на

всей плоскости (т, Q), отнесенных к

] / N a . Буквами на

рисунке обо­

значены:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D1/2(u6)/yNl

Dil2(u6)/VNB

Dl,2{\u6\)lVWs m(\u6\)/VNB m(\uu\)/V~Nl

для ДАФВК — кривая а; для ДАФАК — кривая о; для ДАФВК —кривая в; для ДАФАК —кривая г;

для ДАФВК и ДАФАК—кривая д; для ДПФВК и ДПФАК —кривая е.

118

X(r,-f)N3

ДАФАН 7*

-10-

Рис. 3.2.3.

1^8 макс.

10 ZO 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 121&

 

 

 

 

 

Рис.

3.2.4.

 

 

 

\т(иб)/іОТ3,

 

т(\и0\)І\ПГэ

 

 

 

 

0,5

 

 

 

 

 

 

 

 

0,4

 

 

 

 

 

К

 

 

0,3

"

1

-=

 

 

 

В

 

^

-

 

 

 

 

 

 

 

0,2

 

 

 

 

hi

-

 

 

 

 

 

 

 

 

0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0,1

0,2

0,5 '

0,4

0,5

0,6 0,7

0,8 0,9

tjT$

 

 

 

 

 

Рис.

3.2.5.

 

 

119

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ