Лекции по Широкополосным сигналам и системам   

13. Поиск и автосопровождение дискретных широкополосных сигналов

13.1. Задача синхронизации

Специфика приемника широкополосного сигнала проявляет себя главным образом в операции сжатия спектра, требующей точного синхронизма местной широкополосной опоры с ПРС-кодом принятого сигнала. Начальная (например, при первичной активации приемника) расстройка локального эталона по времени и частоте относительно принятого сигнала может оказаться достаточно большой. К числу факторов, обуславливающих подобное рассогласование, относятся автономность эталонов передающей и приемной сторон, широкий диапазон вариаций расстояния от передатчика до приемника, доплеровский сдвиг частоты, вызванный их взаимным движением и пр. Таким образом, связанные с синхронизацией действия приемника состоят в предварительной (до демодуляции данных) подстройке собственной сужающей опоры за счет измерения и компенсации указанного рассогласования. При этом в широкополосных системах требования к точности подобной синхронизации особенно высоки, так как при временном рассогласовании между ПРС-кодом и местной сжимающей опорой порядка длительности чипа или более никакого сжатия спектра, а значит, и последующей правильной демодуляции не произойдет. Имея это в виду, сосредоточим внимание на точном измерении запаздывания (или фазы кода) приходящего сигнала.

Можно видеть, что с теоретической точки зрения в задаче синхронизации по времени нет ничего нового: для согласования локальной опоры с принятым сигналом следует лишь измерить временной сдвигt принятого сигнала относительно местного генератора. Затем, если необходимо, генератор приемника может быть скорректирован по времени и, тем самым, синхронизирован с принятым сигналом. В силу правила МП оптимальный измеритель должен формировать оценку этого параметра как запаздывание, максимизирующее корреляцию

опорной копии расширяющего сигнала с наблюдением . Если же начальная фаза сигнала случайна и не содержит информации об измеряемом значении , аналогичная процедура производится относительно корреляций комплексных огибающих наблюдения и сдвинутых во времени копий расширяющего сигнала:

.

Одним вариантом реализации данного алгоритма служит структура с согласованным фильтром (СФ), воспроизводящая в реальном времени:

а также детектор огибающей (ДО) и решающее устройство (РУ), фиксирующее момент достижения максимума напряжением на его входе. В реальном времени этот момент смещен относительно оценки на известную величину длительности сигнала (см. рисунок ).

В плане технического воплощения эта схема применительно к широкополосному сигналу большой длины может оказаться, однако, не лучшим выбором, требуя выполнения операций суммирования в течение длительности одного чипа. При достаточно большом значении выигрыша от обработки и широкой полосе данное условие может привести к чрезмерным требованиям к быстродействию цифрового фильтра.

Для преодоления упомянутой реализационной проблемы на практике процедура временного оценивания в широкой зоне неопределенности часто выполняются в виде двух последовательных этапов. Задачей первого из них, называемого поиском (кода), является грубое измерение нужного параметра и выдача его предварительной оценки для инициализации второго этапа, называемого автосопровождением или слежением. Этот второй этап, обычно выполняемый специальными петлями слежения за кодом, вырабатывает точные временные оценки, которые далее напрямую используются местным эталоном для сведения сжимающей опоры с ПРС-кодом принятого сигнала. Однако, для «втягивания» в состояние слежения схема автосопровождения нуждаются в первичных целеуказаниях, например, в знании временного положения принятого сигнала с точностью до длительности чипа или около того.



*****
© Банк лекций Siblec.ru
Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.