POSSIBILITIES OF USING FRAGMENTS OF M-SEQUENCES WITH A CHANGING INITIAL PHASE FOR CORRELATION OPTICAL REFLECTOMETERS

Full Text

Введение В современных оптических рефлектометрах в качестве зондирующего сигнала используется периодическая последовательность одиночных импульсов. Выведенная рефлектограмма пред- ставляет собой отклик волоконного тракта на одиночный импульс и сравнительно легко интер- претируется, позволяя получить информацию о распределении затухания и положении неодно- родностей вдоль волоконно-оптического тракта. Для выделения сигнала обратного рассеяния из шумов фотоприемника необходимо увеличи- вать энергию зондирующего импульса за счет увеличения пиковой мощности и длительности импульса, а также проводить многократные из- мерения и усреднять значения сигнала обратного рассеяния в каждой точке волоконно-оптическо- го тракта. Все перечисленные параметры, опре- деляющие максимальный динамический диапа- зон рефлектометра, имеют ограничения. Пиковая мощность ограничена нелинейными явлениями в оптическом тракте, длительность импульса ограничена требованиями к разрешающей спо- собности, а количество накоплений сигнала об- ратного рассеяния - максимальным временем измерения. Увеличение динамического диапазона при со- хранении разрешающей способности возможно в корреляционных оптических рефлектометрах, в которых для зондирования волоконно-оптическо- го тракта используются непрерывные псевдослу- чайные последовательности или их фрагменты. Зарегистрированный сигнал обратного рассеяния подвергается обработке, которая представляет со- бой вычисление взаимно корреляционной функ- ции этого сигнала с порождающей его зондиру- ющей последовательностью. Анализ показывает, что отношение сигнала обратного рассеяния к шуму и динамический диапазон возрастают про- порционально корню из числа элементов в фраг- менте псевдослучайной последовательности по «Infokommunikacionnye tehnologii» 2021, Vol. 19, No. 3, pp. 293-298 Рисунок 1. Автокорреляционные функции M-последовательностей сравнению с рефлектометрами, использующими простой зондирующий сигнал. где M (2 -1) - число символов в М-после- Способы неискаженной регистрации рефлектограмм Для неискаженной регистрации рефлекто- грамм корреляционным рефлектометром не- обходимо использовать зондирующие сигналы, представляющие собой пачку импульсов, с амдовательности; - любое целое число. Фрагмент, вырезанный из этой М-последо- вательности: a k m -1 , k m -1 M , EAM a k m -1 - M , k m -1 M , k 1, 2, , K , плитудой, изменяющейся по закону кодовой погде m -1 - фазовый сдвиг m-го фрагмента отследовательности, автокорреляционная функция которой имеет центральный лепесток максималь- ной амплитуды и минимальные боковые лепест- ки [1-3]. Такими свойствами обладает непрерывносительно первого зондирующего сигнала; K - число импульсов в фрагменте. Дополнительный фрагмент: ная М-последовательность (рисунок 1, а, б), но любой фрагмент этой последовательности имеет EA0 c k где c k 1. , k 1, 2, , K , значительные боковые лепестки (рисунок 1, в, г). Представляется интересным создать такую комбинацию фрагментов этой последователь- ности, чтобы автокорреляционная функция этой Автокорреляционная функция фрагмента М-последовательности: WAM wAM u K комбинации имела центральный лепесток макси- мальной амплитуды и минимальные боковые ле- k 1 a k m -1 a k m -1 - u , пестки. Такая комбинация может быть получена перебором фрагментов М-последовательности одинаковой длины с изменяющимися начальны- ми фазами и дополнительным фрагментом, все значения элементов которого равны (+1). Выражение для апериодической М-последо- вательности: Am a k , k 1, 2, , M , u 1 - K , 2 - K , , K - 2 , K -1 . Автокорреляционная функция дополнитель- ного фрагмента: K WA0 wA0 u c k c k - u , k 1 u 1 - K , 2 - K , , K - 2 , K -1 . Сумма автокорреляционных функций: Рисунок 2. Автокорреляционные функции фрагментов М-последовательностей с изменяющейся начальной фазой K K M W A w A u WAM WA0 a k m -1 a k m -1 - u k 1 M K k 1 m 1 a k m -1 a k m -1 - u m 1 k 1 K c k c k - u k 1 c k c k - u . u 1 - K , 2 - K , , K - 2 , K -1 . Из этого выражения видно, что если число 0, то символы a(k m -1) и ñ(k m -1 - u) при изменении m от 1 до M образуют две сдвинутые на u друг относительно друга М-последовательности. Посимвольное перемно- жение двух М-последовательностей дает новую М-последовательность, сдвинутую относительно исходных. В полной М-последовательности сим- волов со значением (+1) на один меньше, чем со значением (-1). Так как последний член в рассма- триваемом выражении всегда равен (+1), то при любом u 0 выражение обращается в ноль.Заключение Использование М-последовательностей с из-меняющимися начальными фазами позволяет формировать сложные зондирующие сигналы произвольной длительности, при этом их авто-корреляционные функции остаются идеальными.

About the authors

V. B Arkhangelsky

Optical Technologies LLC

Email: v.b.arh@mail.ru
Vsevolozhsk, Russian Federation

S. F Glagolev

St. Petersburg State University of Telecommunications named after Professor M.A. Bonch-Bruevich

Email: glagolevsf@yandex.ru
Saint Petersburg, Russian Federation

V. A Khrichkov

St. Petersburg State University of Telecommunications named after Professor M.A. Bonch-Bruevich

Email: hrichkovv@gmail.com
Saint Petersburg, Russian Federation

References

Supplementary files