Рис. 4. Структурные схемы передатчика и приемника системы с расширением спектра путем перестройки частоты

Если Δf - частотный интервал между соседними дискретными частотами и N - общее количество имеющихся частот, т.е. частотных каналов, то выигрыш при обработке в системе с перестройкой частоты:

Псевдослучайные последовательности

В цифровых или персональных системах радиосвязи, использующих МДКРК и расширение спектра, с помощью псевдослучайных последовательностей решаются следующие основные задачи:

при передаче одну и ту же полосу в режиме многостанционного доступа.

Для решения указанных задач последовательности должны обладать специальными корреляционными свойствами.

Автокорреляционная функция Ra(τ) в общем виде определяется интегралом:

Она является мерой соответствия между сигналом f(t) и его копией, сдвинутой во времени на τ.

Взаимокорреляционная функция Rвз(τ ) является мерой соответствия

двух различных сигналов f(t) и g(t) при их сдвиге во времени на τ и определяется интегралом:

В известных системах радиосвязи в качестве сигналов расширения спектра используютсядвоичные цифровые ПСП. Авто- и взаимокорреляционные функции этих последовательностей при дискретных сдвигах, кратных длительности символа, в интересующей области вычисляются подсчетом количества совпадений (А) и несовпадений (D) при

посимвольном (побитовом) сравнении (рис. 5,е).

Для расширения спектра и равномерной загрузки полосы передачи спектральнаяплотность одиночной последовательности должна быть равномерной, как у АБГШ. Такая последовательность может быть получена

с помощью схемы, изображенной на рис. 5,а, где шумоподобная структура цифровой последовательности формируется путем ограничения

аналогового сигнала АБГШ в сочетании с операцией «выборка— запоминание». Частота выборок (дискретизации) равна частоте следования символов: f0 = 1/Тс. Автокорреляционная функция сигнала случайной

последовательности изображена на рис. 5,в.

автокорреляционные свойства случайной

Автокорреляционная функция сигнала ПСП вычислена в примере, при L=23-1=7, Tc=1/fo=1/10 Мсимв./с=100нс: а -

генератор синхронной случайной двоичной последовательности; б - временная диаграмма сигнала случайной последовательности; в -

автокорреляционная функция сигнала случайной последовательности; г -автокорреляционная функция короткой ПСП длиной 7 символов; д - вычисление числа совпадений и несовпадений при сдвиге на один символ; е - автокорреляционная функция сигнала ПСП, вычисленная как разность между количеством совпадений и

несовпадений.

Второй и наиболее трудной задачей, решаемой с помощью ПСП в системе МДКРК со многими пользователями, является разделение сигналов различных пользователей,использующих однуи ту же полосу передачи. Сигнал ПСП выполняет функцию «ключа» для каждого пользователя и позволяет в приемнике выделить предназначенный, ему сигнал. Поэтому полный ансамбль ПСП должен

быть выбран таким, чтобы взаимная корреляция между любой парой последовательностей была достаточна мала. Это позволяет минимизировать уровень помехи по соседним каналам (АСI). Теоретически нулевое значение взаимной корреляции имеют ансамбли ортогональных сигналов расширения

спектра (например, базисные функции рядов Фурье и функции Уолша). Однако в реальных системах радиосвязи требуется, чтобы обеспечивалась

простота когерентного формирования ПСП на передающей и приемной сторонах. К числу наиболее и хорошо изученных ПСП относятся последовательности максимальной длины (m-последовательности). Они очень привлекательны для систем с расширенным спектром, ориентированных на одного пользователя, и широко использовались в приложениях военного характера. С точки зрения требований к взаимокорреляционным свойствам, предъявляемым в МДКРК системах сотовой или персональной связи, более интересными являются последовательности Голда, Касами и Уолша. В некоторых случаях они

комбинируются с m-последовательностями.

Рис. 6. Схемы генератора ПСП (а) и соответствующего коррелятора (б)

На рис. 6 приведена аппаратная реализация генератора m-последовательности и соответствующего коррелятора, или фильтра совпадающих данных в приемнике. Генератор содержит цепочку последовательно включенных D-триггеров, выходы Q которых соединены со входами D последующих триггеров, за исключением входа первого триггера. Часть выходов Q триггеров соединена с генератором бита четности, что отмечено на рисунке пунктирными линиями. Общее число триггеров и число триггеров, соединенных с генератором бита четности, определяют соответственно длину и свойства формируемой ПСП. На выходе генератора бита четности формируется логический 0 при наличии четного числа логических 0 на входах и логическая 1 при наличии нечетного числа логических 1 на входах.

Два или более независимых сигналов могут быть переданы одновременно в одной и той же полосе и затем успешно выделены, если их кодовые последовательности представляют собой циклические сдвиги m- последовательностей более чем на один символ. В системах измерения дальности может быть обеспечена точность измерения в пределах длительности одного символа, если в качестве маркера использовать

максимальный выброс автокорреляционной функции.