Обеспечение синхронизации цифровых систем радиосвязи на базе М-последовательностей

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость новой

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Н.Н. Оськин,
Управление связи Департамента информационных технологий, связи и защиты информации МВД России
С. Н. Ляшенко,
Управление связи Департамента информационных технологий, связи и защиты информации МВД России
ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИНХРОНИЗАЦИИ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ РАДИОСВЯЗИ НА БАЗЕ М-ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ
PROVIDING SYNCHRONIZATION OF DIGITAL RADIO SYSTEMS
BASED ON M-SEQUENCES
Рассматриваются вопросы обеспечения синхронизации при передаче информации в цифровых системах радиосвязи с использованием цифровых алгоритмов обработки узкополосных сигналов на базе М-последовательностей.
The problems of synchronization providing for the transmission of information in digital radio systems using digital signal processing algorithms based on narrowband M-sequences.
Задача синхронизации в системах радиосвязи является ключевой при обработке принимаемых информационных сигналов [1]. Актуальность проблемы обеспечения синхронизации обусловлена внедрением современных цифровых систем радиосвязи. Синхронизация является основным средством поддержания работы всего цифрового оборудования в сети связи на одной средней скорости. Все системы, установленные в цифровой сети связи, должны быть засинхронизированы от одного или нескольких ведущих генераторов, что позволяет избежать таких явлений, как «дрожание фазы — jitter», «проскальзывание — slip» и «блуждание — wander».
Для обеспечения синхронизации в радиосети необходимо выполнение ряда условий, например таких, как:
единая тактовая частота для всей системы связи, чтобы система работала с одной скоростью передачи-
компенсация задержки передачи между узлами коммутации и её колебаний из-за температурных и других изменений-
синхронизация в сети должна поддерживаться в любое время независимо от изменений в структуре сети, вызванных такими факторами, как сбои в каналах и узлах, перестроения сети, её расширения и т. д.
система синхронизации должна быть достаточно стабильной по отношению к таким нарушениям, как изменение частоты или фазы в узле, изменение времени передачи по линии и т. д.
Основным требованием к системе синхронизации является значительно большая помехоустойчивость выделения синхросигналов по сравнению с информационными символами. Чаще всего это достигается за счет приема синхросигналов с накоплением или использования широкополосных сигналов (ШПС) с хорошими корреляционными свойствами. В демодуляторах можно реализовать различные виды синхронизации [2].
Рассмотрим вариант передачи сигналов синхронизации в начале передаваемого блока данных, как показано на рис. 1, где представлены тактовые синхроимпульсы (ТСИ), сигналы цикловой синхронизации (СЦС) и передаваемый кодированный блок
данных.
Рис. 1. Вариант передачи сигналов синхронизации в начале передаваемого
блока данных
Тактовые синхроимпульсы представляют собой последовательность сигналов с ОФМ из М тси единиц (радиоимпульсов с чередующейся начальной фазой
0, Р, 0, Р,…, 0, Р). В качестве сигналов цикловой синхронизации обычно используют двоичные фазоманипулированные последовательности с хорошими корреляционными
свойствами, например М-последовательности из М СцС = 2к — 1 элементов, к — целое
число [3]. Данные в этом случае передаются последовательностями Уолша из Mд=2m элементов (т — целое число).
Полная структурная схема демодулятора с блоками синхронизации показана на рис. 2, в качестве примера выбрано Мд=4. В ее состав входят демодулятор сигналов на основе последовательностей Уолша, блок тактовой синхронизации (БТС) и блок цикловой синхронизации (БЦС).
Блок тактовой синхронизации накапливает результаты и011 и пщ обработки знакочередующейся последовательности Уолша в течение N ТСИ периодов в каждом
квадратурном канале так же, как это производится в самом демодуляторе при обработке элементов сигнала (в примере на рис. 2 в двухэтапной вычислительной процедуре накапливаются 4 последовательности Уолша). Результаты обработки 2ти поступают в формирователь тактовых синхроимпульсов (ФТСИ), который выдает тактовые импульсы (ТИ), соответствующие моментам окончания элементов сигнала.
Блок цикловой синхронизации накапливает результаты обработки у1 и у2 элементов сигнала цикловой синхронизации, например М-последовательности, в соответствии с его кодовой структурой, и с помощью формирователя импульсов цикловой синхронизации выдает цикловые синхроимпульсы (ЦСИ).
Рис. 2. Структурная схема демодулятора с блоками синхронизации
Если использовать перекрытие последовательностей Уолша, то можно обеспечить совпадение длительностей передаваемого информационного сигнала и сигналов цикловой синхронизации.
На рис. 3 приведены результаты обработки тактовых синхроимпульсов при Атси=16 элементов (четырехэлементная знакочередующаяся последовательность Уолша накапливается четыре раза) в зависимости от времени, нормированного к длительности элемента сигнала N периодов).
Как видно на рис. 3, а, при к2=8 (что примерно соответствует нижней границе рабочих отношений сигнал/шум рассматриваемого демодулятора) по завершении процесса накопления (/ & gt- 16) тактовые синхроимпульсы уверенно выделяются. При уменьшении отношения сигнал/шум до к2=2 (при этом информационный сигнал практически подавляется помехами) синхросигнал еще опознается (рис. 3, б).
Если увеличить время накопления синхросигнала до #тси=32 элементов (при этом в БТС добавляется одна ступень обработки), то помехоустойчивость тактовой синхронизации еще увеличивается (рис. 4). Таким образом, в рассматриваемом демодуляторе обеспечивается достаточно помехоустойчивая тактовая синхронизация.
3000
2000
1000
о
'-ТИ
Ь2=8
дилШШШШШШ. л
члМ/
о
12
'-ТИ
16
а)
20
24
28
32
Рис. 3. Результаты обработки тактовых синхроимпульсов
Если для цикловой синхронизации используется М-последовательность, то ее помехоустойчивость будет тем выше, чем больше МСЦС. Особенностью М-после-довательности является единичная величина боковых значений корреляционной функции. При малой длине последовательности М СцС = 3 или М СцС = 7 это существенно
ограничивает помехоустойчивость цикловой синхронизации. Длинные псевдослучайные последовательности позволяют обеспечить высокую помехоустойчивость цикловой синхронизации.
Рис. 4. Результаты обработки тактовых синхроимпульсов При кодировании информационных символов последовательностями Уолша целесообразно использовать их перекрытие на один элемент, тогда случае длина кодового
слова составит М д = 2″ - 1, то есть 3, 7, 15, 63 и т. д. элементов.
При М Д = 3 для цикловой синхронизации можно использовать М-последо-
вательности с Мсцс=15 или Мсцс=63, которые кратны МД, а при МД = 7 хорошо
подходит значение Мсцс=63.
Таким образом, в демодуляторе ФМ сигналов на основе рассматриваемого быстрого цифрового алгоритма обработки можно обеспечить надежную тактовую и цикловую синхронизацию с использованием фазоманипулированных М-последовательностей с высокой помехоустойчивостью даже при низких отношениях сигнал/шум.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гинзбург В. В., Каяцкас А. А. Теория синхронизации демодуляторов. — М.: Связь, 1974. — 216 с.
2. Глушков А. Н. Алгоритм синхронизации цифрового демодулятора фазоманипулированных сигналов // Современные проблемы борьбы с преступностью: сборник материалов всероссийской научно-практической конференции. — Воронеж: ВИ МВД России, 2004. — С. 35.
3. Варакин Л. Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. — М.: Радио и
связь, 1985. — 384 с.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой