Дискретная модуляция шумоподобного сигнала

Двоичная модуляция постоянного тока

Известны две разновидности двоичной модуляции постоянного тока:

  • ? модуляция по амплитуде;
  • ? модуляция по знаку.

При АМ изменяется амплитуда, а при модуляции знака — направление тока в соответствии с передаваемым информационным двоичным словом. Во временной области сигналы определяются формулой (3.33), а в частотной — формулой (3.34). Для АМ сигнала е {0, 1}, & = 1, 2,..., п. Для модулированного по знаку сигнала Ьк е {-1, 1}. В структуре амплитудного модулятора (рис. 3.36)

Структурная схема модулятора постоянного тока по амплитуде

Рис. 3.36. Структурная схема модулятора постоянного тока по амплитуде:

1 — управляемый ключ; Ъъ — двоичное слово

Структурная схема модулятора постоянного тока по знаку

Рис. 3.37. Структурная схема модулятора постоянного тока по знаку:

  • 1 — переключатель; 6* — двоичное слово
  • 148

содержится ключ, а в структуре знакового модулятора (рис. 3.37) — переключатель. Ключ и переключатель являются управляемыми, а их состояния определяются элементами информационного слова.

Генерирование шумоподобных сигналов

Шумоподобные сигналы можно получить, используя модуляторы постоянного тока и генераторы. В случае применения модуляторов кодовые слова, определяющие закон формирования ШС, хранятся в запоминающем устройстве. Сигналы, формируемые в соответствии с этими словами, поступают на управляющий вход ключа (см. рис. 3.36) или переключателя (см. рис. 3.37).

Генераторы строятся по автономной схеме, структура которой определяется законом формирования ШС.

Наиболее распространенный подкласс генераторов ШС строится на базе цифровых автоматов. Если формируемая на выходе двоичная последовательность получена с использованием операций задержки и логической операции суммирования по модулю два, то такой автомат называется линейным, а формируемая на его выходе последовательность — линейной последовательностью. Если кроме указанных операций используются другие логические операции (например, операция И), то формируемая цифровым автоматом двоичная последовательность называется нелинейной.

Рассмотрим пример генерирования линейной последовательности.

На рис. 3.38 приведена схема генератора М-последователь- ности. Буквой М принято обозначать разновидность линейных двоичных последовательностей. М-последовательность относится к классу псевдослучайных: последовательностей.

Генератор построен на регистре сдвига с обратными связями и сумматоре по модулю два. Подключение входов сумматора к выходам определенных ячеек регистра определяет структуру М-последовательности.

Пусть до подачи тактовых импульсов в регистр было введено число 1000. С поступлением первого тактового импульса в первую ячейку регистра запишется цифра 0, так как сумма по модулю два цифр третьего и четвертого разрядов равна 0, а во вторую ячейку перейдет цифра 1, ранее записанная в первой ячейке. Соответст-

Генератор шумоподобного сигнала

Рис. 3.38. Генератор шумоподобного сигнала:

  • 1, 2, 3, 4 — ячейки регистра сдвига; 5 — сумматор по модулю два;
  • 6 — регистр сдвига

вснно, в третью и четвертую ячейки запишутся цифры, ранее содержащиеся во второй и третьей ячейках, и т.д. Эти состояния ячеек приведены в первой строке табл. 3.2.

Таблица 3.2

Состояние ячеек регистра сдвига

Номер тактового импульса

Номер ячейки

1

2

3

4

1

0

1

0

0

2

0

0

1

0

3

1

0

0

1

4

1

1

0

0

5

0

1

1

0

6

1

0

1

1

7

0

1

0

1

8

1

0

1

0

9

1

1

0

1

10

1

1

1

0

11

1

1

1

1

12

0

1

1

1

13

0

0

1

1

14

0

0

0

1

15

1

0

0

0

150

С поступлением последующих тактовых импульсов процесс смены состояний ячеек продолжится. В результате на их выходах будут генерироваться сдвинутые относительно друг друга М-по- слсдоватсльности. Например, на выходе четвертой ячейки регистра генерируется последовательность 001001101011110. Она записана в последнем столбце табл. 3.2. На выходе третьей ячейки генерирустсяпослсдоватсльность 010011010111100. Она записана в предпоследнем столбце табл. 3.2 и т.д.

Каждая из последовательностей физически реализуется сдвинутыми во времени видеоимпульсами прямоугольной формы в соответствии с положением символов 1 в одном периоде М-послс- доватсльности. Длительность видеоимпульсов т0 определяется периодом тактовых импульсов. При непрерывном поступлении тактовых импульсов последовательность периодически повторяется через время, равное А/то = 15т0, где N = 2к - 1 — период ^-последовательности, определяемый числом разрядов регистра сдвига (в нашем примере к = 4). Начальную комбинацию можно задавать любым из 16 двоичных чисел, кроме числа 0000. Генерируемые последовательности остаются при этом одними и теми же, но только сдвигаются в зависимости от начальной кодовой комбинации.

Циклические сдвиги можно получить на основе свойства М-последовательности, которое заключается в следующем.

Сложение по модулю два ^-последовательности и ее задержанной копии дает М-послсдоватсльность, задержанную относительно суммируемых последовательностей.

Для к ячеек регистра сдвига число задержанных относительно друг друга М-послсдоватсльностей определяется суммой

Остальные к последовательностей образуются на выходах ячеек регистра. Поэтому общее число сдвинутых последовательностей равно

Общее число сумматоров по модулю два для получения всех циклических сдвигов М-последователыюсти равно N - к. Первый сумматор содержит два входа, второй — три и т.д., последний содержит к входов.

Изменяя подключение входов сумматора по модулю два к тем или иным ячейкам регистра сдвига, можно получать разные по структуре последовательности, но с одними и теми же свойствами. Число таких последовательностей равно

где ф(х) — функция Эйлера с аргументом 2к -

Например, для к = 4 число М-последовательностей равно 2, для к = 11 — равно 176, т.е. с ростом длины их число резко увеличивается.

Периодическая нормированная автокорреляционная функция М-последовательности длиной N = 15 символов приведена на рис. 3.39. Положительные значения этой функции не превышают единицы, а отрицательные определяются числом, которое обратно пропорционально периоду М-последовательности. Поэтому с ростом периода отрицательные значения функции стремятся к нулю.

Вид периодической нормированной автокорреляционной функции определяется свойствами последовательности, в том числе следующим свойством: в пределах периода М-последовательности число символов 1 больше числа символов 0 ровно на единицу.

Нормированная непериодическая функция автокорреляции того же ШС имеет значения, не превышающие 1/л/ДГ (при сдвигах, не равных нулю).

Непериодическая автокорреляционная функция М-последовательности напоминает автокорреляционную функцию шума, возникающего во входных цепях усилителей. По этой причине такие сигналы называются шумоподобными.

Периодическая автокорреляционная функция ШС

Рис. 3.39. Периодическая автокорреляционная функция ШС

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >