Способ цифрового квадратурного формирования фазоманипулированного радиосигнала с расширенным спектром
DIGITAL QUADRATURE METHOD FOR PHASE-SHIFT KEYED RADIO SIGNAL WITH SPREAD SPECTRUM

Предлагаемый способ относится к области радиосвязи и может найти применение в радиосистемах, использующих широкополосные фазоманипулированные сигналы.
Известны классические способы квадратурного формирования фазоманипулированных радиосигналов с расширенным спектром, например, описанные в [1] и [2], в которых манипулируются по фазе гармонические сигналы несущей частоты, сдвинутые по фазе на 90 градусов, а затем складываются. Недостатком этих способов является сложность их реализации в цифровом виде, связанная с необходимостью формирования сигналов синусоидальной формы.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ, описанный в [3], принятый за прототип.
Способ цифрового квадратурного формирования фазоманипулированного радиосигнала с расширенным спектром заключается в последовательном выполнении следующих действий:
- символы из поступающей информационной последовательности объединяют попарно;
- каждый символ из пары символов умножают на псевдослучайную последовательность символов;
- полученные сигналы с расширенным спектром умножают на сигналы несущей частоты формы меандра, сдвинутые между собой по фазе на 90 градусов;
- полученные после перемножения сигналы складывают.
Недостатком способа-прототипа являются следствие его технической реализации в системах связи, а именно то, что формируемый сигнал является трехуровневым. При использовании усилителей мощности класса С или ключевых для получения максимальной мощности сигнала на выходе, на их вход необходимо подавать сигнал, близкий к меандру. Поэтому формируемый по способу-прототипу сигнал необходимо отфильтровать фильтром нижних частот или полосовым фильтром, а затем усилить вплоть до двухстороннего ограничения.
В заявленном изобретении решается задача устранения недостатка способа-прототипа за счет формирования сигнала с формой меандра.
Для решения поставленной задачи в способе цифрового квадратурного формирования фазоманипулированного радиосигнала с расширенным спектром, заключающемся в том, что символы из поступающей информационной последовательности объединяют попарно, каждый символ из пары умножают на расширяющие псевдослучайные последовательности, полученные парные сигналы с расширенным спектром умножают на сигналы несущей частоты формы меандра, сдвинутые между собой на фазу 90 градусов и дополнительно согласно изобретению результат умножения коммутируют на выход формирователя в зависимости от того совпадают или нет значения парных сигналов с расширенным спектром.
Способ цифрового квадратурного формирования фазоманипулированного радиосигнала с расширенным спектром заключается в последовательном выполнении следующих действий:
- символы из поступающей информационной последовательности объединяют попарно;
- каждый символ из пары символов умножают на псевдослучайную последовательность символов;
- полученные сигналы с расширенным спектром умножают на сигналы несущей частоты формы меандра, сдвинутые между собой по фазе на 90 градусов;
- текущие значения сигналов с расширенным спектром сравнивают между собой и при их совпадении к выходу формирователя подключают один из полученных после перемножения сигналов, а при несовпадении - другой.
Таким образом, формируемый сигнал всегда имеет форму меандра.
Покажем, что первые гармоники сигналов формируемых по способу-прототипу и по заявленному способу совпадают с точностью до амплитуды и постоянного фазового сдвига 45 градусов.
Первую гармонику сигнала, формируемого по способу-прототипу можно представить в виде:
а по заявленному способу:
где:
и  - сигналы с расширенным спектром;
- несущая частота.
Сигналы представим в виде:
,
,
и вычислим значения  и  для различных комбинаций  и:
Таблица 1
<img file="00000011.jpg" he="7" wi="15" img-content="undefined" img-format="jpg" />
<img file="00000013.jpg" he="7" wi="15" img-content="undefined" img-format="jpg" />
<img file="00000014.jpg" he="7" wi="10" img-content="undefined" img-format="jpg" />
<img file="00000015.jpg" he="7" wi="11" img-content="undefined" img-format="jpg" />
<img file="00000016.jpg" he="7" wi="25" img-content="undefined" img-format="jpg" />
1
1
315°
0°
45°
-1
1
225°
270°
45°
1
-1
45°
90°
45°
-1
-1
135°
180°
45°
Из таблицы 1 видно, что разность фаз  и  постоянна и равна 45 градусов.
Пример технической реализации заявляемого способа изображен на фиг. 1 . Формирователь содержит синтезатор частоты 1, делитель частоты на четыре 2, триггер 3, умножители 4, 5, 10, 11, генератор расширяющих ПСП 6, последовательно-параллельный преобразователь 7, схему сравнения 8 и коммутатор 9.
Формирователь работает следующим образом. Синтезатор частоты 1 формирует импульсный сигнал с частотой импульсов в четыре раза превышающей несущую частоту сигнала. Делитель частоты на четыре 2 формирует меандр, частота которого равна несущей частоте. В триггере 3 он задерживается на четвертую часть своего периода, что соответствует задержке по фазе на 90 градусов. Входная информация в последовательно-параллельном преобразователе 7 разделяется на две последовательности, которые поступают на умножители 4 и 10. Генератор расширяющих ПСП 6 формирует две квазиортогональные ПСП, поступающие на вторые входы умножителей 4 и 10, выходные сигналы которых подаются на входы умножителей 5 и 11 соответственно и входы схемы сравнения 8. На второй вход умножителя 5 поступает меандр несущей частоты, а на второй вход умножителя 11- задержанный по фазе на 90 градусов.  Выходные сигналы умножителей 5 и 11 поступают на коммутатор 9, который пропускает на выход один из них в зависимости от значения выходного сигнала схемы сравнения 8.
Отметим, что в данном варианте технической реализации все операции выполняются с одноразрядными двоичными сигналами, поэтому роль умножителей 4, 5, 10, 11, а также схемы сравнения 8, выполняют сумматоры по модулю два.
В некоторых системах связи информация передается только в одной квадратуре сигнала, а другая квадратура используется для передачи синхронизирующей псевдослучайной последовательности.
Для таких систем отличие заявленного способа состоит в том, что одну из псевдослучайных последовательностей умножают на каждый информационный символ, а вторую умножают на постоянный символ.
ИСТОЧНИКИ ИНФОМАЦИИ
1. Патент SU 300946A1, Н03С 3/46 опубликовано 07.04.1971.
2. В.И.Борисов и др. Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналов модуляцией несущей псевдослучайной последовательностью – М.: Радио и связь, 2003-641с.
3. Патент RU 2475935C1, H03C 3/00, Н04В 7/00 опубликовано 20.02.2013.