摘要:復合調(diào)制信號由于其優(yōu)異的性能,近幾年成為許多學者的一個重要研究課題?;趯秃险{(diào)制信號自相關函數(shù)特征的詳細理論推導和分析,從高分辨率角度出發(fā),研究了不同PSK調(diào)制對FSK/PSK信號分辨率的影響。在未引入旁瓣抑制網(wǎng)絡情況下,獲得了一種均勻二相編碼與Barker碼擴展序列組合的新型PSK調(diào)制方式,能較大地降低FSK/PSK信號的旁瓣。理論分析和計算機仿真表明:這種新型的復合調(diào)制方式可使旁瓣值達到一32.12 dB。這對通信系統(tǒng)、雷達以及信息安全等方面信號調(diào)制方式的選取有著重要的參考意義。
關鍵詞:復合調(diào)制;移頻鍵控;移相鍵控;自相關函數(shù)
0 引 言
近十余年,國內(nèi)外對復合調(diào)制信號,尤其是FSK/PSK信號的研究有所報道。由于FSK和PSK序列均具有偽隨機性,信號亦具有低截獲概率(LPI)特性。本文擬從另一個角度即不同PSK調(diào)制對FSK/PSK信號旁瓣抑制的影響進行探討。
FSK序列的頻率服從均勻分布,探討了均勻二相編碼序列、Barker碼擴展序列及其組合碼序列等多種PSK調(diào)制下FSK/PSK信號的相關特性。結(jié)果表明,組合碼序列具有好的旁瓣抑制特性,同時這種信號也是一種大時帶寬積信號,在高分辨率(HR)、抗電磁干擾(ECCM)、雷達、保密移動通信等領域有好的應用前景。
l 基本原理
FSK/PSK信號的復包絡可由式(1)描述:
式中:N是子脈沖總數(shù);T為子脈沖寬度;cn為PSK序列;an是子脈沖串中第n個子脈沖的頻率,對應為FSK序列,該序列的基頻為1/T。
PSK序列C=(c1,c2,c3,…,cN-1)的非循環(huán)自相關函數(shù)x(k)定義為:
根據(jù)定義,F(xiàn)SK/PSK信號的自相關函數(shù)如下:
把式(1)代人式(4),結(jié)果為:
故子脈沖間的自相關函數(shù)為:
從式(9)和上式可以看出Ruu(r)的包絡呈sinc函數(shù)形狀,x(l)是加權(quán),它與PSK的調(diào)制方式有關,r(ε)取決于FSK序列。因此,不同PSK序列可得到不同的加權(quán),從而呈現(xiàn)不同旁瓣抑制特性。
2 仿真實驗與討論
仿真實驗環(huán)境:FSK序列的頻率保持均勻分布特性,PSK序列分別采用以下調(diào)制方式,對FSK/PSK復合調(diào)制信號的自相關特性進行仿真。
(1)無PSK調(diào)制。
(2)基于Barker碼的擴展序列:
BKCl:Barker碼序列周期重復;
BKC2:Barker碼序列單個周期的每個元素重復。
(3)均勻二相編碼序列。
(4)均勻二相編碼與BKCl組合。
(5)均勻二相編碼與BKC2組合。
實驗中,K×N FSK/PSK復合調(diào)制信號的K是倍頻數(shù),N是子脈沖總數(shù),子脈沖寬度T=1 μs,仿真結(jié)果如圖1~圖6所示。
表1概括了基于不同PSK調(diào)制方式獲得的不同形式FSK/PSK信號的旁瓣抑制特性。圖1是無PSK調(diào)制的信號,距離旁瓣值為一21.12 dB。這是由于FSK/PSK信號中FSK序列的頻率是等概率出現(xiàn)的,不可避免地會出現(xiàn)相鄰子脈沖頻率相等的情況,使脈沖間的相關性加強。
圖2~圖6所示信號的旁瓣抑制值均優(yōu)于無PSK調(diào)制的信號。從表1更清楚地看出,不同的PSK調(diào)制對旁瓣抑制值影響不同。BKC2與均勻二相編碼組合的PSK調(diào)制方式得到了最好的結(jié)果,優(yōu)于無PSK序列調(diào)制11 dB。均勻二相碼序列旁瓣抑制最大值為一30.81 dB,與圖1相比降低了9.6 dB,同時均勻二相碼的技術(shù)目前研究的比較成熟,這種序列也不失為一種好的編碼方式。
3 結(jié) 語
基于復合調(diào)制信號FSK/PSK的自相關特性出發(fā),研究了多種FSK/PSK復合調(diào)制信號的旁瓣抑制特性。理論分析和計算機仿真結(jié)果表明,PSK序列在FSK/PSK信號中起到了降低旁瓣值的作用,且不同PSK調(diào)制對旁瓣抑制的影響不同,BKC2與均勻二相碼組合序列旁瓣抑制值達到一32.12 dB,這些結(jié)論在工程應用中有重要意義。