CC BY
32
Л.В.Просвирякова
Устройство генерирования кодов Баркера с минимальной манипуляцией_
На сегодняшний день цифровые методы довольно интенсивно внедряются в практику радиосвязи и радиовещания, При этом первостепенными задачами являются: повышение скорости передачи информации, улучшение помехоустойчивости приема и экономное использование полосы частот, отводимой для работы радиосистемы. Решение перечисленных задач, возможно путем рационального выбора сигналов, методов их формирования и приема.
Одним из путей улучшения помехоустойчивости радиосистемы является применение сложных сигналов, в том числе и кодов Баркера.
В [2] был описан способ получения сигналов, закодированных кодами Баркера с минимальной манипуляцией с индексом манипуляции 0,5 и показаны их преимущества по сравнению с сигналами, манипулиро-ванными по фазе.
следовательностей Баркера, г - длительность элементарного импульса кода Баркера.
Если последовательность ак разложить на синфазную - I и квадратурную - О составляющие, то ак = (Ю)
таким образом, чтобы поразрядное произведение составляющих давало код Баркера, то выражение (1) может быть представлено следующим образом:
(2)
и(0=С<м<® t-^t)=ICos(—)Cosco t + QSw(~)Sinco г 0 2т 2 гс 2т с
Так, для кода Баркера с длительностью N = 7 коды синфазной и квадратурной составляющей показаны в таблице 1.
Легко убедиться, что поразрядное произведение кодов I и О дает код Баркера с длительностью N = 7.
Целью данной статьи является моделирование работы устройства для получения радиосигналов с мини-
Таблица 1
Код синфазной составляющей, 1 1 1 1 -1 -1 1 1
Код квадратурной составляющей, О 1 1 1 1 1 1 -1
Поразрядное произведение кодов 1 1 1 -1 -1 1 -1
Радиосигналы с минимальной манипуляцией не имеют разрывов фазы при смене текущего значения несущей частоты. Если добиться того, чтобы за время длительности одного элементарного импульса кода фаза несущей менялась ровно на к /4, то этот вид модуляции можно трактовать как квадратурную фазовую модуляцию со сдвигом, в которой модулирующие импульсы вместо прямоугольной формы имеют синусоидальную.
Частотно-манипулированный сигнал с непрерывной фазой может быть представлен в виде
с 2г
где а* - манипулирующая последовательность, в качестве которой может быть использована какая-либо из по-
мальной манипуляцией с индексом манипуляции 0,5, в соответствии с кодами Баркера. Для моделирования устройства применяется компьютерная программа «Proteus», которая является симулятором реальных электронных компонентов.
На рис.1 приведена схема устройства, работающая по алгоритму (2), для получения радиоимпульса с минимальной частотной манипуляцией с индексом 0,5[3].
Как видно из рисунка, схема двухканальная. В одном из каналов, синфазном, генерируется двоичная последовательность импульсов, которая преобразуется в последовательность двуполярных импульсов I. Полученная последовательность умножается на гармоническую
функцию Cos(~~),
В результате этих операций получаем низкочастотную синфазную составляющую, показанную на рис.2.
Аналогичным образом получается низкочастотная
квадратурная компонента QSin(-—). Процесс ее по-
2т
лучения представлен на рис.3.
Рис.3
Рис.1
В дальнейшем низкочастотные синфазная и квадратурная компоненты умножаются на косинусную и синусную составляющие несущего колебания и производится суммирование полученных произведений. На выходе сумматора получаем частотно-манипулированное колебание, закодированное в соответствии с кодом Бар-кера, с длительностью N = 7, вид которого показан на рис.4.
АМй1_осие йнйиУБХБ „
¿"¡Ж" :Т : 1 ¡\ ! 111 Л Ц........_ \
1\ 1 1 л и и ( 1 1 1 г ] 1 ! 1 |
Р1 [ I т 1
| ) .............1 , 111 ' |
1 1 111 ^ !1 ( | ( ! И I 1
Ь ... в Ж II 1 |ГТ '•"-"е^к;""-"......га ■ 1 6&Г "
Рис.4
Видно, что положительные посылки имеют более
низкую частоту заполнения ф = {сос - —), в то же
2т
время отрицательным посылкам кода соответствует частота =(о)с
2т
Если инвертировать код, генерируемый в одном из квадратурных каналов, получим радиоимпульс с другим распределением частоты заполнения - положительным посылкам будет соответствует более высокая частота, а отрицательным - более низкая. Эти два вида сигналов
имеют одинаковые амплитуды и длительности, следова-
тельно, обладают одинаковыми энергиями, Это противоположные сигналы. И их можно использовать ДЛЯ кодирования двоичных символов информации, что приводит к увеличению помехоустойчивости системы передачи.
Библиографический список
1. Батдэлигэр Уурцайх, Просвирякова Л.В., Засенко В.Е. Исследование модулятора сигналов с минимальным сдвигом частоты ¡1 Современные проблемы радиоэлектроники,--Красноярск, 2002. -С. 105-108.
2. Засенко В.Е., Просвирякова Л.В. Коды Баркера с ми-
нимальной манипуляцией //Современные проблемы радиоэлектроники. - Иркутск: Изд-во ИрГТ/,2006. - С.93-99.
3. Засенко В.Е., Просвирякова Л.В. Способ формирования шумоподобных радиоимпульсов для передачи бинарных символов информации сложными сигналами.Патент РФ на изобретение № 2231924.
Статья принята к публикации 21.05.07
И.А.Бузиков
Концепция системы контроля и управления инфраструктурой жилых и офисных сооружений с использованием технологии PLC
Очевидно, что средства автоматизации, применяемые для управления сложным комплексом систем жизнеобеспечения здания, сегодня становятся необходимыми как в частной квартире или коттедже, так и в комплексе общественных зданий. Автоматика, помимо обеспечения оптимального энергосберегающего режима работы сложного оборудования, такого как энергоснабжение, отопление, вентиляция, водоснабжение, кондиционирование и прочее, позволяет получить высокую экономию и эффективность при обслуживании этих систем, создавая удобства для пользователя и обслуживающего персонала. Другими словами, появляется возможность экономии средств не только на энергоресурсах, но и на количестве квалифицированного эксплуатационного персонала. Традиционные системы автоматики на базе промышленных контроллеров успешно решают эту проблему, однако они требуют серьезных затрат на проектирование и инсталляцию, что связано с высокими требованиями по квалификации специалистов в разных областях - программистов, технологов, наладчиков, - и эти затраты, в лучшем случае, составляют 50% и выше от стоимости оборудования. Эти системы, как правило, требуют серьезных вложений при дальнейшем развитии и модернизации, что связано с прокладкой новых сигнальных и управляющих цепей и установкой дополнительных контроллеров или портов, а также датчиков физических величин и силовых исполнительных блоков для обработки вновь затребованных параметров. Современный уровень развития технических средств и опыт работ в области автоматизации показывает перспективность использования децентрализованных и гибридных систем. Здесь стоит вспомнить о сути распределённых систем. Распределённая система — это совокупность независимых друг от друга средств для анализа информации и формирования команд. Главной её особенностью является то, что
доступ к управлению подобной сетью можно получить почти из любой точки такой системы. Рассмотрим несколько наиболее популярных систем автоматизации сооружений.
Технология LonWorks. Изначально LON-технологии (local operating network) относятся к распределённым системам контроля инфраструктуры сооружений и ориентированы на обеспечение полноценного климат-контроля в крупных зданиях и квартирах. С помощью архитектуры LON можно осуществлять контроль и регулирование таких функций, как отопление, кондиционирование, вентиляция, увлажнение воздуха, подогрев полов, охранная и пожарная сигнализация, управление светом.
Суть технологии в том, что все инженерные системы объекта обмениваются данными о своём состоянии, выполненных действиях или полученных командах с помощью единой сети по специально разработанному в рамках LonWorks протоколу LonTalk. В качестве физического интерфейса передачи данных часто используется интерфейс, подобный полудуплексному многоточечному последовательному RS 485. На сегодняшний день интерфейс RS-485 является одним из наиболее распространенных стандартов передачи данных на физическом уровне, то есть на самом нижнем (первом) уровне в рамках модели взаимодействия открытых систем OSI.
С помощью RS-485 можно построить сеть с участием 32 пар передатчик/приёмник, но уже сегодня в спецификации стандарта введены изменения, расширяющие возможности этого RS-протокола до 255 устройств, объединённых в одну сеть. Если же есть необходимость в объединении ещё большего количества устройств, то можно использовать так называемые репитеры, или, по-другому, повторители. В таком случае сеть на базе RS-485 можно расширять почти до бесконечности. Потому
