Фомин Н.Н., Буга Н.Н., Головин О.В. и др. Радиоприемные устройства. Под ред. Н.Н.Фомина (2007) (1095358), страница 85
Текст из файла (страница 85)
В этом случае выбор по наибольшему Хэквивалентен выбору по наибольшему 5. Для величины Ьн распределенной по закону Рэлея, согласно (9.2) и (9.3) получаем ГЛАВА 9 424 Р (5) (1 е з.)о. 11'~(5) = — е "(1 — е ')' ', (9.4) 5о где 5о — среднее значение отношения сигнал/шум; о — число ветвей разнесения (сигналов). В случае медленных замираний вероятность ошибки в бинарной системе при разнесенном приеме можно определить усреднением вероятности ошибки Ро(5) для одиночного приема в отсутствии замираний по всем значениям 5 в соответствии с распределением (9.4). Для систем с активной паузой при некогерентном приеме 5 Р(5)= — е ~, 2 тогда согласно (9.4) и (9.5) вероятность ошибки при разнесенном приеме (усредненная) Роо 1Ро(5)йт~(5М5' (9.5) о — 1 9! 1ь о 2+ — о 1 — 4,4 Роо =...
при 5о » 1, Рог = — '„. (9 6) ~ 1ь — ~~2'- — ) 5а 5о 5о 2 2 Строенный прием дает значительно меньший выигрыш по сравнению со сдвоенным, счетверенный — еще меньший и т.д. Таким образом, увеличение кратности разнесения д > 2 практически может быть не всегда оправдано тем сравнительно небольшим улучшением приема, который при этом получается.
В реальных условиях коэффициент корреляции между сигналами при замираниях всегда больше нуля, а иногда достигает значения 0,6...0,8. Оценить влияние корреляции между сигналами на величину выигрыша, даваемого разнесенным приемом, можно вы- На рис. 9.5 изображены графики зависимости Роо от 5о для д = = 1, 2, 3, 4. Полученные кривые показывают, что существенный выигрыш по сравнению с одиночным приемом дает сдвоенный прием. В этом случае Разнесенный прием 425 1О ' 1О з 10 > 1О ' 1О з О 1О 20 ЗО 40 50 еа Рис.
9.9 вычислением вероятности падения превышения сигнала над помехой ниже 5„,. Вероятность того, что сигналы в обеих ветвях упадут ниже уровня Х, определяется выра>кением0 Р(х)=(! — г ),'> г 7„, (9. 7) 1=0 у= — ! 1'е 'й; >г1 10 где 7 — неполная гамма-функция; г = р; 2 х 2а (1 — г') На рис. 9.6 построены кривые, вычисленные по формуле (9.7). Ординаты этих кривых указывают процент времени, в течение которого сигнал ниже указанного на кривой уровня. Из рис. 9.6 следует, что изменение коэффициента корреляции р от 0 до 0,6 мало изменяет значение выигрыша, получаемого при разнесении.
Нецелесообразно добиваться снижения коэффициента корреляции мень- ГЛАВА 9 426 оо зо зо |о 8 0,2 ол ' О О1 О, О,З оя од О,О ОЛ ОЯ ОЯ Р Рис. 9.9 ше 0,6...0,7 увеличением "расстояния разноса", так как ожидаемый при этом выигрыш невелик. На практике система переключения не может функционировать абсолютно мгновенно, поэтому для нормальной работы необходимо, чтобы собственные постоянные времени селектирующего сумматора были значительно меньше, чем собственные постоянные времени скорости замираний сигнала, Возможность получения этого зависит от имеющейся ширины полосы приемной системы. В реальных системах этого типа обычно выбирается тот канал, в котором максимально значение сигнал плюс шум. Кроме того, необходимость непрерывно койтролировать отношение сигнал/шум во всех имеющихся входах делает систему достаточно дорогой, поэтому интерес представляют менее сложные методы переключения с фиксированным и переменным порогом.
Существует разновидность метода переключения, позволяющая иметь на подвижном объекте одну приемную антенну. Он известен как метод разнесения с обратной связью. В данной классификации будем относить его к методу переключения с фиксированным порогом ~2, 31. В системах мобильной связи применяется .также метод с переменным порогом. Методы сложения. Методы сложения достаточно подробно описаны в литературе. При олшимальном сложении каждый сигнал перед суммированием получает весовой коэффициент пропор- Разнесенный прием 427 А, А, А„ Усилители ерененнвы еффинисн~ов1 усилении Реневой сисиал Вняол Рис. 9.7 ционально его отношению сигнал/шум.
На рис. 9.7 поясняемся сущность этого метода. При идеальных условиях оптимальное суммирование дает на выходе отношение сигнал/шум, равное сумме о~дельных отношений сигнал/шум. Хотя этот метод включает некоторые сложности в определении весовых коэффициентов, фазировании и в суммирующих цепях, но имеет однако, преимущество, которое позволяет получить на выходе приемлемое отношение сигнал/шум, даже если ни один из сигналов в отдельных каналах не является приемлемым самостоятельно. Это невозможно при автовыборе. Пилейное слоэссенне аналогично оптимальному, но здесь не делается попытки взвесить сигналы перед сложением.
Все коэффициенты усиления ветвей разнесения устанавливают равными некоторому постоянному значению, например единице. Возможность получения приемлемого сигнала при отсутствии приемлемых сигналов на входах сохраняется, а характеристики несколько хуже, чем при оптимальном сложении. При линейноле и оптимсиычом слоэкелии делается попытка сложить некогерентно шумы, в то же время обеспечить когерентное сложение сигналов. Происходит небольшое ухудшение характеристик, если входные сигналы имеют слабую корреляцию. Однако в неблагоприятных условиях, когда шум на входах может быть сильно коррелированным, оптимальное суммирование является неидеальным и фактически обеспечивающим наименьшее отношение сигнал/шум на выходе, так как в таком приемнике коррелированный шум выступает в качестве сигнала.
В этом случае оптимальным методом является автовыбор. ГЛАВА 9 428 Рис. 9.6 При линейном слолсении определение функции распределения вероятностей результирующего сигнала сводится к нахождению композиции д рэлеевских распределений. Вероятность ошибки в общем случае определяется достаточно громоздко. При сдвоенном приеме при независимых рзлеевских замираниях — 1 2 5о+1 5о+2 При 5о»1 — 3,24 р 02 52 о (9.8) 1и т.е. отношение сигнала к помехе на выходе системы сложения равно сумме соответствующих отношений в ветвях. Упрощенная функциональная схема приемника со сложением на промежуточной частоте имеет вид, представленный на рис. 9.8. Здесь БВЧ вЂ” блоки высокой частоты; СМ вЂ” смесители; à — гетеро- дины; УСФ вЂ” устройство сравнения фаз; С вЂ” сумматор.
Линейность сложения в такой схеме достигается общей для двух приемников системой автоматической регулировки усиления (АРУ). Когерентность сложения обеспечивается системой автома- тической подстройки фазы сигнала одного приемника к другому, включающей в себя гетеродины, смесители, УПЧ и УСФ. При оптимальном сложении о 5 = 2.
5,, 429 Разнесенный прием Рис. 9.9 Производя вычисления, аналогичные выполненным выше, получим выражение для вероятности ошибки при некогерентном приеме двоичных ортогональных сигналов для случая двух лучей: Рог = 2г(5о ь 2), при больших сигналах Яо »1 Рм = 2г'5о. г',9.9) Сравнивая выражения (9.6), (9.8) и (9.9), видим, что из всех рассмотренных методов разнесенного приема наибольшую помехоустойчивость обеспечивает схема оптимального сложения. Функциональная схема приемника, реализующего последетекторное оптимальное сложение для случая сдвоенного приема, представлена на рис.
9.9, где УУ вЂ” управляемые усилители. Схема содержит специальные каналы шумов, с помощью которых регулируется усиление в каждом канале в зависимости от уровня помех в них. Такую регулировку можно осуществить по низкой или промежуточной частоте. Дггскретное (мажоритарное) сложение.
Если каналы разнесены по времени, частоте или любым другим способом и в каждом канале используется самостоятельный приемник, то окончательное решение принимается на основании сравнения результатов, полученных в каждом канале. Поскольку все каналы считаются равноправными, то наиболее правдоподобным будет тот символ, который принят в наибольшем числе каналов. Такой метод объединения каналов может быть применен при любом способе разнесенного приема, при этом способе объединяются (складываются) регенерированные сигналы, полученные в независимых ветвях г'каналах) разнесения. Это требуется, например, при комбинированных частотно-временном или пространственно-поляризационном разнесении сигналов в случае, когда приемники расположены в различных пунктах и т.д.
430 ГЛАВА 9 Смешанные методы. Методы переключения и линейного сложения являются неоптимальными и эффективны при различных условиях приема. Так, в случае быстрых и глубоких замираний автовыбор обеспечивает лучшие результаты, чем метод линейного сложения, а в случае гладких рэлеевских замираний эффективнее линейное сложение. Комбинирование алгоритмов переключения и сложения в зависимости от вида замираний и эффективных соотношений сигнал/шум в каналах разнесения реализуется методом комбинированного сложения. Этот метод обеспечивает лучшее приближение к оптимальным методам в широком диапазоне изменения условий приема, однако требует усложнения алгоритма обработки и схем его технической реализации.
Алгоритм комбинированного сложения может быть реализован по схеме, представленной на рис. 9.4. При этом, логическая схема должна дополнительно измерять соотношения сигнал/шум в каналах и реализовывать либо автовыбор, либо линейное сложение в зависимости от измеренных значений соотношений сигнал/шум. При реализации алгоритма комбинированного сложения обеспечивается повышение соотношения сигнал/шум при изменении условий приема, однако существенным недостатком метода является неизбежное появление паразитной АМ в моменты перехода от алгоритма автовыбора к алгоритму линейного сложения и наоборот (соответственно положительный и отрицательный скачки) и появление коммутационных помех. Детально эти явления будут рассмотрены ниже.
Модифииированный алгоритм комбинированного сложения свободен от указанных недостатков и достаточно просто реализуется технически на основе устройств с взаимными обратными связями (УВОС), рассмотрение которых проведено в гл. 5. В случае, когда эффективнее алгоритм линейного сложения — модифицированный алгоритм превышает параметры линейного сложения и приближается к параметрам оптимальной обработки. Методы обработки сигналов при разнесенном приеме, как указывалось выше, можно разбить на две группы: додетекторные и носледетекторные. Так, автовыбор реализуется и до, и после детекторов; методы переключения с фиксированным и переменным порогом применяют только до детектора, а метод дискретного сложения — только после детектора. На практике аппаратурно и технически большой интерес представляют додетекторные методы. При использовании додетекторных методов суммирования возникает проблема фазирования каналов, так как в противном случае имеют место биения сигналов из-за расфазировки вследствие запаздывания лучей.
431 Разнесенный прием 9.3. ФАЗИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ ПРИ РАЗНЕСЕННОМ ПРИЕМЕ Известно большое количество методов фазирования сигналов различных каналов, обладающих отличительными свойствами. Их классификация приведена на рис. 9.10. Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
