Синхронизация в системах DS и FH.

Процесс синхронизации в системах DS и FH происходит в два этапа: грубая (первоначальная) синхронизация и сопровождение. Рассмотрим процесс первоначальной синхронизации в системе DS с использованием метода параллельного поиска (рисунок 11. 12). Сгенерированный приемником код передается с задержками, которые вводятся через половину периода передачи элементарного сигнала . Если неопределенность во времени между полученным сигналом и локальным кодом равна времени передачи элементарных сигналов, а полный параллельный поиск в области временной неопределенности должен быть произведен в течение одного непрерывного временного интервала, то используется 2 корреляторов. Все корреляторы одновременно изучают последовательность из элементарных сигналов, после чего сравниваются выходы всех корреляторов. Выбирается код, соответствующий коррелятору с максимальным выходом.

Рисунок 11.12. Первоначальная синхронизация в системе DS/SS методом параллельного поиска

На рисунке 11.13 приводится схема синхронизации системы со скачкообразной перестройкой частоты.

Рисунок 11.13. Получение синхронизации для системы со скачкообразной перестройкой частоты.

Поскольку число корреляторов или согласованных фильтров, необходимых для полного выполнения процесса параллельного обнаружения может быть чрезвычайно большим, указанный метод на практике не применяется. Вместо схем, изображенных на рисунках 11.12 и 11.13 может быть использован единичный коррелятор или согласованный фильтр, производящий последовательный поиск до достижения синхронизации. Компромисс между методами параллельного и последовательного поиска – это компромисс между сложной технической реализацией с быстрой синхронизацией и прострой технической реализацией с большим временем синхронизации.

Схема использования еще одного метода поиска, быстрой синхронизации путем последовательной оценки приводится на рисунке 11.14. Система вводит свою лучшую оценку первых n элементов полученного сигнала в n разрядов генератора псевдослучайной последовательности.

Рисунок 11.14. Быстрая синхронизация путем последовательной оценки

Заполненный регистр определяет начальное состояние генератора. Одним из свойств случайной последовательности является то, что каждое последующее состояние разрядов зависит только от предыдущего. Следовательно, если оценка первых nэлементарных сигналов выполнена верно, все последующие сигналы генератора псевдослучайной последовательности будут правильными. Когда анализ первой последовательности элементарных сигналов закончен, переключатель устанавливается в положение «2». Если начальное состояние регистра было определено верно, генератор приемника создает сигналы, идентичные принятым. Если выходной сигнал коррелятора после превышает заданный пороговый уровень, считается, что синхронизация выполнена успешно. В противном случае переключатель возвращается в положение «1», данные регистра обновляются и вся последовательность операций повторяется. Если скорость синхронизации является главным преимуществом описанной системы, то ее основной недостаток – высокая чувствительность к помехам и интерферирующим сигналам, т.к. процесс оценки состоит в поэлементной демодуляции по принципу жесткой оценки, что не позволяет воспользоваться помехоустойчивыми свойствами псевдослучайного кода.

По окончании этапа грубой синхронизации начинается этап сопровождения. Когда известны частота и фаза несущей, то используется когерентный контур сопровождения. Если из-за доплеровского эффекта нельзя определить точно частоту и фазу несущей, используется некогерентный контур сопровождения. Кроме того, различают контуры постоянного сопровождения с задержкой и опережением , часто называемые контурами автоподстройки по задержке (dlay-locked loop – DLL) и контуры сопровождения с задержкой и опережением с разделением времени, часто именуемые контурами внесения искусственных флуктуаций (tau-dither loop – TDL).

На рисунке 11.15 изображен контур DLL.Сгенерированный контуром сопровождения кодовый сигнал сдвинут по отношению к полученному сигналу на время . Сигнал обратной связи указывает ГУН увеличить или уменьшить частоту. Недостатком схемы DLL является то, что цепи опережения и запаздывания должны быть точно синхронизированы, иначе будет сдвинут по фазе и его значение будет ненулевым при нулевой ошибке. Данная проблема решается с помощью контура с разделением по времени, очевидным преимуществом которого является наличие одного коррелятора. В таком контуре опережающий и запаздывающий корреляторы используются в разное время. При нормальной работе многих управляющих контуров контрольный сигнал практически равен нулю. С этим связан один из недостатков таких систем – нулевой сигнал часто приводит к неуправляемости контура, особенно в сложных контурах сопровождения, которые изменяют коэффициент усиления в зависимости от внешних условий. Для решения проблемы нулевого сигнала в контур вводится небольшая намеренная погрешность. В результате выходной сигнал контура как бы «вибрирует» вокруг точного сигнала. Обычное отклонение от нормы невелико, поэтому потери в производительности минимальны.

Рисунок 11.15. Использование контура DLL для сопровождения сигнала в системе DS/SS