Поляризационно-манипулированные сигналы с циклически изменяющимися индексами манипуляции Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

2007

НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА Серия Радиофизика и радиотехника

№ 112

УДК 621.391.266

ПОЛЯРИЗАЦИОННО-МАНИПУЛИРОВАННЫЕ СИГНАЛЫ С ЦИКЛИЧЕСКИ ИЗМЕНЯЮЩИМИСЯ ИНДЕКСАМИ МАНИПУЛЯЦИИ

В статье рассмотрена возможность повышения помехоустойчивости поляризационно-манипулированных сигналов с непрерывным изменением параметров поляризации за счет использования циклически изменяющихся индексов поляризационной манипуляции.

Поляризационно-манипулированные сигналы с непрерывным изменением параметров поляризации (ПМН) являются одним из перспективных видов сигналов для систем передачи дискретной информации. Запись ПМН сигнала в общем виде на двойной комплексной плоскости имеет следующий вид [1]:

определяющие законы изменения углов ориентации и эллиптичности соответственно; Информационные символы в выражении (1) могут принимать значения ±1, ±3, ±5, ... . Выражения для горизонтальной и вертикальной составляющих ПМН сигнала определяются из (1) следующим образом [1]:

В (2) Яе;, 1ш; означают вещественную и мнимые части в пространственной комплексной плоскости (1, 1), а Яе - вещественную часть во временной комплексной плоскости (1, _]) [1].

Как следует из (1), (2) у ПМН сигналов может быть как один информационный параметр (9 или ф), так и два (9 и ф). В данной статье далее рассматриваются ПМН сигналы с непрерывным изменением угла ориентации (ПМН9).

В общем случае параметры поляризации могут изменяться по различному закону (линейному, гармоническому и др.), в случае линейного закона изменения угла ориентации горизонтальная и вертикальная составляющие ПМН9 сигнала на к-ом тактовом интервале с учетом (2) записываются в следующем виде [2]:

где И9 - индекс поляризационной манипуляции.

Помехоустойчивость ПМН сигналов зависит не только от времени анализа принимаемой последовательности, но и от протяженности возможных траекторий изменения параметров поляризации ПМН сигналов до точки их полного совпадения. К примеру, при индексе поляризационной манипуляции И=0.5 совпадение возможных траекторий достигается через два тактовых интервала (рис. 1) и увеличение времени анализа ПМН9 сигнала более двух тактовых интервалов не приводит к улучшению помехоустойчивости. Представляется возможным улучшить помехоустойчивость приема ПМН сигналов, увеличив протяженность возможных траекторий изменения параметра поляризации до момента их полного слияния, за счет использования циклически изменяющегося индекса поляризационной манипуляции так, что И;

Д.Н. ЯМАНОВ, С.С. ЖАВОРОНКОВ

Статья представлена доктором технических наук, профессором Логвиным А.И.

e(t,e,j) = exp[ -ij e(t,Ce)] exp[ij(t,Cf)] exp// (a t)], где 9(t,Ce), 9(t,C9),- углы ориентации и эллиптичности соответственно;

C0 = [Cq , Cq,..., CSn ], C9 = [C , C9 ,..., C9 ] - векторы информационных символов,

(1)

(2)

i =1

(3)

Ь = И1+г = И1+2г =..., / = 1,2,...,г, (4)

где г - число различных индексов манипуляции.

Все возможные траектории изменения параметров поляризации для этого случая приведены на рис. 2.

II о Ул 1

О Т 2Т ЗТ 4Т

Рис. 1. Возможные траектории изменения параметров поляризации при фиксированном индексе поляризационной манипуляции

Г

Рис. 2. Возможные траектории изменения параметров поляризации при циклически изменяющемся индексе поляризационной манипуляции

На рис. 3 приведена зависимость вероятности ошибки оптимального приема детерминированного ПМНе сигнала от фиксированного индекса поляризационной манипуляции И при времени анализа равном двум тактовым интервалам. Зависимость приведена для отношения сигнал/шум равного 10. На этом же рисунке приведена аналогичная зависимость для ПМНе сигнала с циклически изменяющимся индексом поляризационной манипуляции (г=2, Ь1=Ь, И2=0.1). Для сравнения на рис. 3 отмечены значения вероятности ошибки для частотно-манипулирован-ных (ЧМ) и фазоманипулированных (ФМ) сигналов.

Рис. 3. Зависимость вероятности ошибки приема ПМНе сигналов от индекса поляризационной манипуляции

Из графиков следует, что в случае использования циклически изменяющегося индекса поляризационной манипуляции может быть достигнута более высокая помехоустойчивость приема ПМНе сигналов, чем при фиксированном индексе поляризационной манипуляции. Для любого г можно подобрать значения индексов манипуляции, при которых достигается наилучшая помехоустойчивость. На рис 4. приведен результат численного расчета минимальной вероятности ошибки оптимального приема детерминированных ПМНе сигналов с циклически изменяющимся индексом поляризационной манипуляции при времени анализа равном двум тактовым интервалам.

е !1111111|1111111|1111111?1111111|1111111^111111^1111||]||||||^|||1Н1!

;.....................................................................;..........................................................................;..........................................................................;..........................................................................■:.........................................................................■:.........................................................................■;.........................................................................■:

10-51____I_____I____I_____I_____I_____I_____I____I_____

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

к

Рис. 4. Зависимость минимальной вероятности ошибки приема ПМНе сигналов от индекса поляризационной манипуляции

При расчете для различных значений индекса hi подбиралось значение индекса h2=0.1... 1, при котором вероятность ошибки минимальная. Для сравнения на этом же рисунке приведена аналогичная зависимость для ПМНе сигнала при постоянном индексе поляризационной манипуляции (h=const). Зависимости приведены для отношения сигнал/шум равного 10.

Как следует из приведенных зависимостей при приеме ПМНе сигналов с циклически изменяющимся индексом поляризационной манипуляции при времени анализа равного двум тактовым интервалам, минимальная вероятность ошибки достигается при индексе h1=0.5. При этом энергетический выигрыш по сравнению со случаем фиксированного индекса поляризационной манипуляции составляет 1.66 дБ (при h2=0.1).

ЛИТЕРАТУРА

1. Гусев К.Г., Филатов А.Д., Сополев А.П. Поляризационная модуляция. - М.: Сов. радио, 1974.

2. Яманов Д.Н., Поляков П.В. Оптимальный прием детерминированных поляризационно-манипулированных сигналов с непрерывным изменением параметров поляризации при времени анализа равном двум тактовым интервалам. // Методы и средства дистанционного радиозондирования: Межвуз. сб. науч. трудов. - М.: МГТУГА, 1997.

SIGNALS WITH POLARIZATION SHIFT KEYING WITH CYCLICALLY CHANGING INDEXES

OF MANIPULATION

Jamanov D.N., Zhavoronkov S.S.

In clause the opportunity of increase of a noise stability of the of the signals with continuous polarization shift keying due to use of cyclically changing indexes of polarizing manipulation is considered.

Сведения об авторах

Яманов Дмитрий Николаевич, 1952 г.р., окончил МИИГА (1978), кандидат технических наук, доцент МГТУ ГА, автор 91 научной работы, область научных интересов - радиосвязь.

Жаворонков Сергей Сергеевич, 1982 г.р., окончил МГУТ ГА (2004), аспирант МГТУ ГА, автор 6 научных работ, область научных интересов - радиосвязь.