6.2.2. Типовые структурные схемы и алгоритмы функционирования основных устройств подсистемы синхронизацииРассмотрим типовые структурные схемы и алгоритмы устройств подсистемы синхронизации применительно к СРС с двоичной ЧМ. В таких СРС используется согласованная фильтрация с помощью двух полосовых фильтров (частоты Рис. 6.5. Входные цепи коррелятора включают полосовой ограничитель, предназначенный для подавления импульсных помех и уменьшения динамического диапазона сигналов. Ограничитель состоит из двух ШПФ, полосы пропускания которых в общем случае равны полному спектру сигнала с ППРЧ Важно отметить, что алгоритм циклического поиска, использующий одноканальную схему, реализуется наиболее просто среди всех методов поиска. Но так как этот алгоритм является последовательным, то время поиска сравнительно большое, что становится особенно заметным, если область начальной неопределенности момента прихода сигнала велика. Возможный путь ускорения поиска заключается в переходе от одно канального коррелятора к многоканальному коррелятору, т.е. к параллельному методу поиска (текущему методу поиска). Применительно к СРС с ППРЧ это означает что перемножитель (смеситель) (см. рис.6.5) заменяется совокупностью из Далее выходные сигналы перемпожителей задерживаются последовательно убывающей (на длительность частотного элемента) величиной задержки (начиная с задержки, равной В большинстве же случаев (особенно в сочетании с системой единого времени) наиболее целесообразным является применение в СРС с ППРЧ циклического метода поиска и синхронизации. Решение о том, совпадает ли опорная ПСП с приходящей ПСП принимается в обнаружителе захвата, простейшая структурная схема которого изображена на рис.6.6 Рис. 6.6. Поскольку для синхронизации информационная модуляция несущественна, то оба информационных канала СРС, разнесенные по частоте на где Тактовые импульсы от ГУН определяют моменты отсчета при формировании выборки, когда достигают пика автокорреляционные функции частотных элементов. Обработка синхропоследовательности в обнаружителе захвата завершается сравнением полученною значения напряжения Квадратичный детектор, включенный в схему обнаружителя захвата (рис.6.6), позволяет реализовать близкий к оптимальному приемник при малых отношениях сигнал-шум и белом гауссов-ском шуме на входе [62]. В целом обнаружитель захвата полсистемы синхронизации представляет собой типичный некогерентный приемник Выходное напряжение
где В этом случае вероятность обнаружения сигнала (или синхронизации)
где Иитеграл в (6.6) может быть представлен в виде обобщенной
Вероятность пропуска обнаружения синхронизации
В свою очередь, вероятность ложного обнаружения синхронизации
Для поддержания синхронного состояния приемника СРС во время выделения информации (т.е. во время слежения) используется временной дискриминатор (схема автоматической подстройки времени), структурная схема которого изображена на рис.6.7. Рис. 6.7. Дискриминатор обеспечивает работу почти всех устройств подсистемы синхронизации (исключая обнаружитель захвата). В подсистеме синхронизации с циклическим поиском работа дискриминатора происходит следующим образом (рис.6.8). Пусть после завершения поиска остаточная ошибка синхронизации составляет
где Рис. 6.8. Разность тактовых частот
Относительное положение во времени тактовых импульсов (фаза)
Следовательно,
где Учитывая (6.13) и считая, что на протяжении времени приема сообщения тактовая частота приходящей программы не изменяется (т.е.
Из полученного выражения следует, что если знак сигнала ошибки Рис. 6.9. Поскольку обычно Для реализации стратами поиска-захвата и управления параметрами подсистемы синхронизации в основные моменты ее переходов из одного состояния в другое служит блок управления. Этот блок обеспечивает следующие переходы: из состояния поиска в состояние необнаружения (совершение шага поиска); из состояния поиска в состояние захвата (переход к слежению); из состояния захвата в состояние необнаружения (срыв слежения, переход к поиску с совершением одного шага). Блок управления, структурная схема которого изображена на рис.6.10, состоит из программируемых элементов, в память которых заложена требуемая логика поиска-захвата, и управляющих элементов, формирующих необходимые команды. Рис. 6.10. Выбор стратегии поиска-захвата оказывает большое влияние на время, требуемое для достижения синхронизации. Так как желательно быстрое обнаружения сигнала на каждом цикле поиска, то полное время накопления частотных элементов в обнаружителе захвата должно быть как можно короче, но, вполне очевидно, что для обеспечения высокой вероятности требуется большое время. Компромисс между этими противоречивыми требованиями может быть найден путем оптимизации среднего времени поиска. Одна из типовых стратегий поиска-захвата показана на рис.6. П в виде схемы состояний и переходов [64], на которой обозначено: Рис. 6.11. Этот тип стратегии называют стратегией счета «вверх-вниз». Начальному состоянию - поиск 1 - присваивается счет 1. Каждое обнаружение увеличивает счет на единицу, а пропуск (непревышение порога) уменьшает счет на единицу. Достижение счета 0 означает, что опорная программа перестройки должна быть сдвинута на один шаг ( Важной особенностью данной стратегии является то, что при переходе из одного режима в другой изменяются параметры обнаружителя захвата (время суммирования от Поскольку переход в режим слежения эквивалентен предположению о правильной синхронизации, то представляется целесообразным уменьшить величину порога В режиме слежения, как отмечалось, также может быть увеличено время интегрирования (суммирования) в обнаружителе захвата, поскольку время поиска при этом не увеличивается, а среднее время поддержания захвата растет. Конечно, с увеличением времени нахождения в захвате вероятность потери захвата (срыва слежения) в конечном счете приближается к 1, но для разумных интервалов времени вероятность сохранения захвата может быть сделана достаточно высокой для практических целей [64]. Увеличение времени фиксации факта потери захвата приводит и к тому, что изменяется процесс выхода из ложного захвата, обусловленного ложными тревогами, что увеличивает время поиска. Однако, если вероятность ложного захвата невелика, что может быть достигнуто и за счет усложнения логики захвата, то среднее время поиска не будет существенно увеличено. На рис.6.12 приведена одна из наиболее простых для технической реализации структурных схем подсистемы синхронизации сигналов с ППРЧ, в которой схема обнаружения ступенчатого последовательного поиска объединена со схемой слежения [63]. Рис. 6.12. Схема грубого обнаружения обеспечивает обнаружение принимаемой программы ППРЧ примерно до половины кодового бита (или частотного элемента Другие возможные схемы слежения за задержкой сигналов, применяемые в СРС с ППРЧ. подробно рассмотрены в [58]. Простейшей стратегией для рассматриваемой подсистемы синхронизации является: возврат подсистемы синхронизации в режим поиска при одиночном непревышении порога
|