Уидроу, Стирнз - Адаптивная обработка сигналов (1044225), страница 37

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 37)

9.7 показана схема моделирования неизвестного канала, предназначенная для получения наибольшего приближения к его импульсной характеристике. В этом случае не передаю~си нули и единицы, а вместо этого в канал циклически передается одна известная псевдослучайная последовательность. На приемной стороне осуществляется наблюдение сигнала на выходе канала.

Выходной сигнал адаптивного фильтра сравнивается с сигналом на выходе канала, который в данном случае является полезным откликом. Лдаптация фильтра производится по критерию минимума, СКО, которая представляет собой разность между сигналами на выходах канала н адаптивной модели. Циклическое повторение псевдослучайной последовательности исключает проблему синхронизации, связанную с неизвестной большой задержкой канала.

Однако для моделирования многолучевого канала адаптивным фильтром необходимо, чтобы устройства синхронизации передатчика и приемника работали с одной и той же скоростью, Длительность псевдослучайной последовательности должна быть больше временнбго интервала многолучевости (длительности импульсной характеристики канала за исключением времени задержки), Постоянная времени адаптивного фильтра должна быть, по крайней мере, не меньше временнбго интервала многолучевости. Заметим, что для системы на рис, 9.7 шум капала не влияет на оптимальные весовые коэффициенты модели канала.

Для определения эффективности адаптивной модели, подстройки устройства синхронизации приемника и т. д, в схеме на рис. 9.7 используется коррелятор. На рис. 9.8 приведена схема цифровой системы связи с задан- рис. 9.7, Адаптивное моделирование многолучевего канали 187 1 1 1 Приемник Рпс. 9.8. Цифровая система связи с заданнымн неадаптивными моделями ка- налов ными неадаптивными,моделями канала. Здесь для облегчения понимания принято нереальное предположение, что в приемнике имеется точная модель канала.

Как и в системе на рис. 9.6, обе псевдослучайные последовательности, соответствующие нулю и единице, выбраны одинаковыми как для передатчика, так и для приемника. В передатчике информационная последовательность также кодируется с помощью ключа, который выбирает соответствующую кодовую последовательность. В приемнике на входы идентичных устройств, моделирующих канал, поступают последовательности нуля и единицы. В процессе приема сигналов вычисляется взаимокорреляционная функция выходных сигналов, моделирующих канал, и принятых сигналов. Решающее устройство осуществляет выбор нуля или единицы по выходным сигналам корреляторов в моменты времени, определяемые скоростью передачи информации.

Оба устройства синхронизации приемника синхронизированы между собой, а их фазы подстраиваются так, чтобы достигался максимум выходного отклика корреляторов. В практических системах необходимо некоторым способом моделировать канал в приемнике. Способ, представленный на рис. 9.7, является работоспособным, за исключением того, что фактически невозможна передача информации, поскольку постоянно передается и повторяется только одна псевдослучайная последовательность. Более исчерпывающий подход к моделированию канала в процессе передачи информации реализован в схеме на рис. 9.9. Передаваемый сигнал формируется аналогичным образом.

Формируемые в приемнике синхронизированные кодовые последо- 188 ззательности нуля и единицы суммируются и подаются на вход ,адаптивного фильтра, выходной сигнал когоро1.о сравнивается с сигналом на выходе многолучевого канала. Адаптация фильтра осуществляется по критерию наилучшего среднеквадратичсского приближения к сигналу на выходе канала. Поскольку входной сигнал адаптивного фильтра состоит из суммы обеих кодовых последовательностей, принимаемый сигнал является коррелированным с той или другой последовательностью в зависимости от того, что принимается в данный момент — нуль .или единица. В схеме на рис.

9,9 адаптивнып фильтр имеет тот же оптимальный вектор весовых коэффициентов, что и в схеме на рис. 9.7, за исключением масштабного множителя. Этот вектор равен ес-'Р (см. равенство (2.!7) и т. д.). Сравнение обеих схем показывает, что матрицы К для них одинаковы, векторы Р отличаются множителем 2. Пусть псевдослучайная последовательность в схеме иа рис. 9.7 такая же, как последовательность единицы в схеме на рис.

9.9. Эта постоянно повторяемая последовательность имеет матрицу 1е. Компоненты вектора Р для системы на рис. 9,? равны значевиям взаимокорреляционной функции между повторяемой псевдослучайной последовательностью и сигналом на выходе многолучевого канала, Для схемы на рис. 9.9, несмотря на переключение последовательностей в передатчике, вектор Р тот же, поскольку сигнал на выходе канала коррелирован с входным сигналом Переяетеик Приемник Рпс. 9.9.

Адаптивнос моделирование каналов одновременно с переданея информации 189 адаптивного фильтра при передаче как последовательности единицы, так и последовательности нуля. (Напомним, что этн последовательности построены так, чтобы они, по существу, были не. коррелированными.) С другой стороны, матрица Р адаптивного фильтра схемы на рис. 9.9 отличается множителем 2 от матрицы зля схемы па рис. 9.7, поскольку для схемы на рпс. 9.9 матрица Й равна сумме матриц одной повторяемой последовательности единицы и одной повторяемой последовательности нуля, (Напомним, что обе последовательности сформированы так, что они обладают одинаковыми автокорреляционнымн свойствамп.) В Г 1 ! 1 1 1 ! 1 Г 1 1 1 1 1 1 1 1 1 или о Рис.

9.19. Адаптивная широкополосная система связи дли миоголучевого канали. Псевдослучайные последовательности 1 и 0 известны кзи из передающей, тзи и ив приемной стороивх, и их можно использовать в качестве шифра, Передзтчии и приемник синхронизированы 190 результате этого оптимальный вектор весовых коэффициентов в схеме на рис.

9.9 равен половине вектора в схеме на рис. 9.7, Поскольку в схемах, аналогичных приведенной на рис, 9.8 (в которой окончательное решение принимается решающим устройством), масштабный множитель в модели канала не играет роли, эффективность схем на рис. 9.9 и 9.7 одинакова, но схема на рис. 9,9 позволяет фактически передавать информацию. Эту схему адаптации в процессе передачи информации изобрел М. Дж. Болл. Бще раз следует отметить, что шум в канале не влияет на вид процесса адаптации и вносит нулевую составляющую в адаптивные весовые коэффициенты. Поэтому для канала с высоким уровнем шума процесс адаптации должен быть медленным, При этом он эффективен, если канал является стационарным или нестационарным с медленноменяющимися параметрами.

При быстром изменении характеристик многолучево1о канала и высоком уровне шума в канале данная схема неработоспособна. На рис, 9,10 приведена система передачи информации с адаптивным моделированвем канала по методу Болла. Здесь корреляторы представлены в виде последоватсльно включенных перемножитслей и интеграторов. Поскольку импульсная характеристика адаптивного фильтра в этой схеме строится таким образом, что его выходной сигнал имеет наилучшее приближение к сигналу на выходе канала, подстройки фазы устройства синхронизации приемника не требуется, а отклики на выходе корреляторов автоматически принимают свое максимальное значение.

Испытания системы, представленной на рис. 9.10, в акустическом канале связи показали, что она работоспособна в многолучевом канале с медленноменяющимися параметрами при наличии шума. Применение адаптивного моделирования в геофизических изысканиях Методы сейсмического отражения являются первостепенным инструментом при разведке нефти и газа, Геологические информации складываются на протяжении десятков миллионов лет.

Онн состоят из пластов таких пород, как песок, песчаник, наносные породы, глины, глинозем и т, п. Для образования залежей таких углеводородов, как нефть и газ, необходимо формирование подходящих полостей, которые обычно состоят из пористой горной породы, например пласта песка, и непроницаемой горной породы, перекрывающей и закупоривающей полость, что предотвращает утечку углеводорода, Обычно нефть и газ легче окружающих жидкостей, поэтому они стремятся подняться вверх.

Характерными породами, перекрывающими полость, являются глина и глинозем. Естественные процессы образования пластов и разрывов в земле формируют траппы, или потенциальные полости. Большая часть траппов содержит солевые воды, а не углеводороды, Таким образом, для образования залежи нефти или газа необходимым (но, 191 к сожалени|о, ве достаточным) условием является существование граппа. Нри разведке нового района для определения траппов ьли регионов, где они наверняка существуют, используют методы сейсмического отражения, В большинстве случаев это даст наиболее полезную для разведки информацию. В сейсмической разведке источник сейсмической энергии обычно располагается на поверхности земли.

Характеристики

Список файлов книги