Васин В.И. Информационные технологии в радиотехнических системах. Под ред. И.Б.Федорова (2003) (1092038), страница 110
Текст из файла (страница 110)
В результате когерентного сложения должны получить сигнал их(() = ,"5,р, (г)(х„)соз(озо~). При большом количестве ветвей разнесения, как было уже показано, этот сигнал должен иметь практически постоянную амплитуду. Используя его в качестве сигнала гетеродина, получаем на выходе перемножителя Пм1 в каждом канале в качестве одного из компонентов немодулированный сиг- 562 9.4.
Передача и прием дискретных сообщений нал вида и,„(1) = 1Ь(Г)соа ((го; — гое)Г + ф;), который несет в себе информацию о коэффициенте передачи канала 1ь(г) и о фазе сигнала фн В измеРительном фильтре (ИФ), который обычно строят на базе системы фазовой автоподстройки, сигнал и,„(г) выделяется из смеси и затем используется как сигнал гетеродина при втором преобразовании. Тогда Рис. 9.15. Схема объединения каналов при разнесенном приеме с автовыбором на выходе перемножителя Пм2 од- 2 ним из компонентов будет сигнал 1ь(х„)соя(гоег), который, собственно, и требовалось получить на входе сумматора (Х) в каждом канале.
Схему объединения каналов можно существенно упростить, если при суммировании использовать только один сигнал с максимальной амплитудой. Такой метод разнесенного приема носит название автовыбор ветви с наибольшим сигналом. Схема (рис. 9.15) содержит коммутатор каналов (Ком), который управляется решающим устройством.
Ветви с наибольшим сигналом определяют измерители коэффициентов передачи р. Поскольку при автовыборе теряется часть энергии принимаемого сигнала, помехоустойчивость будет ниже, чем при сложении разнесенных сигналов, Дискретное сложение сигналов реализуется наиболее просто. В этом случае решение о переданном символе принимается методом мажоритарного сложения. Для однозначного принятия решения необходимо, чтобы число ветвей разнесения было нечетным: Л = 2п — 1, где и = 1, 2, ....
Ошибка при дискретном сложении возникает в том случае, если число ошибочно принятых символов превысит и — 1. Вероятность такого события имеет вид В отличие от схемы разнесенного приема с когерентным сложением сигналов, где увеличение Е при фиксированной суммарной средней мошности принимаемого по всем каналам сигнала приводит к монотонному уменьшению средней вероятности ошибки, во всех остальных схемах объединения каналов эта зависимость носит экстремальный характер. Это связано с тем, что при увеличении Е уменьшается средняя мощность сигнала в каждом канале и, соответственно, растет вероятность ошибок при приеме. При превышении Е оптимальною значения Е,т рост вероятности ошибки на символ может превысить выигрыш от применения разнесения и в итоге привести к снижению помехоустойчивости в целом.
563 9. Радиотехнические сиспммм передачи информации 9.4.3, Передача н прием дискретных сообщений в каналах с небелым шумом г--- В канале с небелым шумом опоф оф тимальный демодулятор (рис. 9.16) представляет собой каскадное соединение обеляющего фильтра (ОФ) и соРис. 9.16. СтрукзуриаЯ схема УстРой- гласованного фильтра (Сф). Боли отиммьной обработки в канале спе ральная плотность шума изме ется во времени, алгоритм обработки с иебелым шумом сигнала должен быль адаптивным. Для этого необходимо, чтобы обеляющий фильтр в схеме на рис, 9.16 был перестраиваемым [11, ! 3 Ц.
Решение задачи реализации ОФ, а также анализа работы РСПИ в условиях действия нестационарного небелого шума существенно упрощается при дискретном представлении спектральной плотности мощности помех. В этом случае спектральную плотность мощности можно записать в виде Ф(7', г) =~ И(1Р„, г)П(7' — 1Г„)„ н=а где П(7' — )Г„) = 1 при (пч'„— 0,5Г„) < 7'~(1Г„+0,5Р„); 0 при других 7', а Р'„— интервал корреляции функции )чЯ г) в частотной области. Схема обеляющего фильтра (рис. 9.17, а) содержит группу полосовых фильтров с полосой пропускания каждого Г„. Частотные характеристики этих фильтров перекрывают всю ширину спектра сигнала Г, = Г, — Г„(рис. 9.17, б), О Ри+ 0,5рп Рв- О 5рп ./ а б Рис.
9.17. Схема обеляющего фильтра (а) и его частотная характеристика (б) 564 9.4. Передача и прием дискретных сообщений На выходе каждого из них оценивается уровень помехи, в соответствии с которым затем изменяется коэффициент передачи усилителя К(2, 2) = =к~,БрР„'д. Поскольку схема ОФ вЂ” СФ вЂ” основное звено оптимального демодулятора, работающего в условиях небелого шума, оценим, как меняется отношение сигнал — шум на ее выходе при изменении параметров сигналов и помех. Пусть сигнал имеет амплитудный спектр Я(Я, а помеха — спектральную плотность гни, г). Тогда на выходе схемы ОФ вЂ” СФ отношение сигнал — шум определяется выражением Э 2 52(~ Отметим здесь„что отношение сигнал — шум на выходе СФ имеет вид В зависимости от соотношения ширины спектра сигнала Г, и интервала корреляции помехи в частотной области Г„можно рассмотреть два случая: Г„~ Г, и Г, > Г„.
Для РСПИ, в которых Г„> Г„нет необходимости включать обеляющий фильтр, так как спектральная плотность гхЯ 2) практически постоянна в пределах полосы частот Г,. При случайном изменении гх( Г, 2) отношение сигнал — шум — величина случайная и записывается в виде ~'5'(Л 4' 2Е Л2(/'„, 2) Ю( ~'„, г) где 2„— центральная частота в спектре сигнала. Соответственно, будет меняться и вероятность ошибки при приеме информации. Поэтому здесь, как и при замираниях сигнала, можно ввести понятие средней вероятности ошибки при приеме Р, (М) и надежности по помехоустойчивости Р(Р, ~ Рдап). Для их определения необходимо знать плотность вероятности иу (Ф), а также способ обработки сигнала при приеме и вид модуляции, т.
е. функциональную связь значения вероятности ошибки с параметром д. Однако даже при известном распределении иу (Ю) нахождение Р, (29) встречает существенные математические трудности. Здесь, как и во многих других случаях, целесообразно воспользоваться численными методами или метода- 565 9. Радиотехнические системы передачи информации ми математического моделирования. Значнгельно проше вычислить Р(Р < < Р„„). Для этого надо задать Р„„, рассчитать допустимое значение спектральной плотности помехи Ж„„и затем, зная распределение и г (Ю), опрев делить Р(Р, <Р„„)= ) иу ЯЫ, о Перейдем теперь к случаю Р, > Г„.
Здесь функция )ч( 1; г) существенно неравномерна в пределах полосы сигнала. На выходе ОФ вЂ” СФ при равномерном спектре сигнала 5(Д отношение сигнал — шум имеет вид (Я~(~) „2Е ~ 1 где /с1 =~Гыг„') н 1сг = [Г.Ж,] — целые числа. На выходе согласованного фильтра ч г ( ~5'(Х)~Л ЧсФ И )5'У))ЦЫ г)Ф,)). ФФ; ~) о Для оценки влияния ширины спектра сигнала на отношение сигнал— шум необходимо проанализировать, как меняется характер распределения случайных величин а(г) = ~ и Ь(г) = 2 ! ~г кз + ~ -е М(а'и ~) ~ Ю(Ы'„,г) ы/с) Точный количественный анализ помехоустойчивости РСПИ требует знания конкретных законов распределения помех в частотно-временной области и может быть выполнен численными методами или моделированием на ЭВМ.
Однако качественные результаты, позволяющие оценить эффективность того или иного способа построения РСПИ, при некоторых упри шеннях можно получить, не переходя к точным расчетам. Так„с увеличением ширины спектра сигнала (Г,— сс, Ах — /с, — сс) для а(~) и Ь(г) соответственно имеем 566 9.4, Передача и прием дискретных сообщений а= 1пп а(е)=1!А"(Т,с); /С~ -й ->а Ь = 11ш Ь(с) =1/А'(7, ~).
е2-йчп Рис. 9.18. Структурная схема РСПИ с перестройкой частоты 567 Можно показать, что при любом законе распределения юг (Ю) верно неравенство (1/Ф1> 11/Ю), причем разность а — Ь тем больше, чем болыле дисперсия флуктуаций величины ЖЯ, ~).
Проведенный качественный анализ позволяет сделать важный вывод: в канале с небелым шумом для повышения помехоустойчивости целесообразно использовать широкополосные сигналы, включая обеляющий фильтр на входе демодулятора. Адаптивный прием широкополосных сигналов с использованием ОФ для повышения помехоустойчивости РСПИ в каналах с сосредоточенными по спектру помехами не всегда применим.
Основными причинами этого являются сложности технической реализации ОФ и трудности формирования и обработки широкополосных сигналов при ширине спектра сигнала выше десятков мегагерц. От этих недостатков свободны РСПИ с перестройкой рабочей частоты (ПРЧ) (рис. 9.18). Несущая частота передатчика изменяется дискретно по программе в широких пределах.
Приемник перестраивается синхронно с изменением частоты принимаемого сигнала. В зависимости от скорости переключения несущей частоты различают системы с медленной перестройкой, когда время работы на одной частоте Т„ много больше длительности посылки Т, (Т„» Т,), и быстрой, когда Т„.к Т,. Системы с быстрой перестройкой и когерентным накоплением элементов дискретного частотного сигнала обладают такой же потенциальной помехоустойчивостью, что и системы с широкополосными сигналами„однако реализация обеляющего фильтра упрощается.
Это связано с тем, что в результате преобразования сигнала в приемнике на выходе фильтра смесителя с полосой, определяемой длительностью элемента ПРЧ сигнала, получаем последовательность радиоимпульсов на промежуточной частоте, амплитуды которых соответствуют уровням смеси сигнала и шума на принимаемых частотах. Таким образом, сигналы ПРЧ как бы трансформируются из спектральной области во временную, в результате чего помехи, сосредоточенные по спектру, преобразуют- м нкс м ся в помехи, сосредоточенные .,с во времени.
Введя теперь схему автоматической регулиров- Хп пч Тппч 'е ки усиления с коэффициентом гпгч гпгч передачи, обратно пропорциональным значению спектральной плотности мощности помех на данной частоте, получаем в итоге схему (рис. 9.19), 9.
Радиотехнические системы передачи информации нальные ПРЧ сигналы (рис, 9.20). Посылку длительностью Т, разбивают на )ч' временных интервалов, в течение которых передается один элемент сигнала на частоте ~. Для т возможных сигналов последовательность частот за время Т, должна быть своя, причем такая, чтобы наложение частотно-временных матриц не давало совпадений. Получить ортогональные ПРЧ сигналы можно и с помощью частотной манипуляции, смещая результирующий спектр посылки на фиксированные частотные интервалы ф: рнс. 9.20. Диаграмма формирования сигналов с ПРЧ 568 по своим характеристикам эквивалентную обеляющему фильтру.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
