Калмыков В.В. Радиотехнические системы передачи информации (1990) (1151851), страница 14
Текст из файла (страница 14)
24. Каковы дастоцнства частотно-мадулированны«- сигналов с непрерывной фазой? 25. Как формируются сигналы ЧМНФ? 26. Приведите структурную схему демодулятора ЧМНФ сигналов. 27. В чем заключается межсимиольиая интерференция? 129 23. Как,можно у«править влнинис межсимвольных помех« 29. Приведите структурную схему демодулитора длн канала с «нибслым» шу.мом. Глава б. ПЕРЕДАЧА И ПРИЕМ ДИСКРЕТНЫХ СООБЩЕНИЙ В КАНАЛАХ СО СЛУЧАЙНЫМИ ПАРАМЕТ1УАМИ 6.1. ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ И НАДЕЖНОСТЬ ОДИНОЧНОГО ПРИЕМЛ СИГНАЛОВ В КЛНЛЛАХ С ЗАМИРЛНИЯМИ В реальных радиоканалах действуют аддитивные помехи, порождаемые внешними источниками, по своим свойствам отличаемые от модели гауссовского белого шума„а также случайные ис- ~::: кажения сигнала.
Виды помех и искажений весьма разнообразны, и учесть все их одновременно при проектировании СПИ пе представляется возможным. Однако для каждого диапазона частот можно указать наиболее характерные ситуации, составить математическую модель канала и провести оптимизацию параметров сигналов и алгоритмов их обработки. Рассмотрим сначала канал с белым шумом н общими замираниями, которые проявляются в изменении уровня сигнала на входе приемника. Если скорость изменения коэффициента передачи канала 12 мала по сравнению со скоростью:передачи посылок (т »Т,), то за время длительности посылки условия приема сигнала практически не меняются и решающая схема, оптимальная для канала с постоянными параметрами, сохраняет свою оптимальность и в данном случае.
Однако достоверность шрннимаемых символов будет меняться во времени в зависимости от !2. Поэтому можно ввести условную вероятность ошибки р. (12). Учитывая, что коэффициент 1ь принимает случайные значения, качество передачи информации можно надавать средней вероятностью ошибки р, (1х) и надежностью по пожелоустойчпеостн Р(р, ( (Ри„,), хаРактеРизУющей веРоатность пепРсвьмпениЯ Р, (!2) допУстимого значениЯ Р„,п 1121. Оценим, как влияют общие замирания па помехоустойчивость и надежность для двоичной СПИ. Вероятность ошибки при приеме информации является функцией отношения ли=е/Фо и коэффициента взаимной корреляции сигналов: р, =«р(йи; гг 2). Вид функции ср(йи; гьи) определяется способом обработки сигналаа (когерептнаи, некогерентная и т. д., см.
гл. 5). Среднюю вероятность 130 ошибки при медленных общих замираниях можно оценить, усредняя р, (м) по закону распределения те(!2): Реп(12) =рози(й) = ~ Рож(12)гс(!2)Ф= —,$' Ром()2)ю(й)с(А. о о Тог ' огда для канала с рэлеевскими замираниями при некогерентном приеме ортогональных сигналов с активной паузой (6 1) (Рою(раап) = Р (й(А ) = $ ю (и) с(ь одоп Для канала с рэлеевскими замираниями / ьа Р (р (рл,„) = )" — ехр ~ — — ~ с(й — ехр ~ — — "' „(6.2) л па ! а нор Учитывая, что прн некогерептном приеме двоичных символов рло =-0,5 ехр( — йил, /2), получаем аи рь(Р (Р, )=(2рн ) '" .
(6,3) 6.2. ПРИЕМ СИГ1-1АЛОВ В КАНЛЛЛХ С ЗАМИРАНИЯМИ При низкой достоверности и надежности принимаемой инфор- мации в канале с замираниями требуются специальные меры для 13! ГДЕ Ахов — СРЕДНЕЕ ЗНаЧЕНИЕ йи= (!22/1«И р) Ьа Сравнивая формулы для вероятности ошибки в канале с замираниями (6.1) и без замирания (5.70), видим, что для получения одинаковой вероятности ошибки, например 10 ', необходимо увеличить мощность сигнала в канале с замираниями и 600 раз. Следует заметить, что поскольку зависимость вероятности ошибк 'и от раметра й — монотонно убывающая функция экспоненциального характера, то л2обые флуктуации Л относительно среднего значения пои приведут к увеличению вероятности ошибки независимо от вида РаспРеделениЯ хс(л), т.
е. Р, (й))Р, (л,р). ероятиость ошибки р. (й) недостаточно полно характеризует качество приел2а, особенно при передаче сообщений, длительность которых соизмерима с интервалом корреляции замираний. В этом случае вероятность правильного приема сообщений в различных сеансах будет разной. В такой ситуации часто пользуются понятием надежности по номехоустойчивостн Р(р (р ).
Если известны ха ою лои хараитер замираний хе(Ь), способ приема (функциональная связь между р„„, и А) и значение рл,, то можно записать торы АД и решающую схему РС, то сигналы можно объединять на входе согласованных фильтров, на входе решающей схемы н на ее выходе. Соответственно различают разнесенный прием с когерентным сложением сигналов (точка а), с последетекторным некогерентным сложением сигналов (тачки б) н с дискретным сложением сигналов (точка в). В первых двух случаях для получения максимального отношения сигнал.шум на входе решающей схемы необходимо складывать сигналы с весовыми коэффициентами, определяемыми 1ьг(1).
Действительно, пет необходимости складывать сигналы в каналах, в которых на данный момент ' присутствует только шум или очень слабый сигнал. Кроме того, при когерентном сложении фазы всех суммирусмых сигналов должны быть одинаковы. Поэтому для реализации разнесенного приема необходимо измерять уровень и фазу сигналов, приходящих по разным каналам, осуществлять их коррекцию и только потом складывать. Значение йг прв оптимальном разнесенном приеме с когорентным сложением .равно сумме значений 11г; в каждой ветви (61: Д (С) 1 с Д (У) (6.4) Р! ср С=4 Р1 ср ГДЕ й'„р — — псарей„ „г 61 Величина — 2„ '— случайная.
Плотность распредсле— И1 ср ния ее определяется видом замираний коэффициента передачи отдельного канала св(1ь) и числом ветвей разнесения 6. Ее среднее значение равно 1 независимо от вида распределения св(1с)„ а дисперсия обратно пропорциональна 3~Т. Следовательно, с увеличением числа ветвей разнесения при фиксированной суммарной мощности сигнала, передаваемого по всем каналам, дисперсия флуктуапнй на входе решающей схемы уменьшается и прн Х,-з-со стремится к нулю. На практике ограничиваются шелом ветвей разнесения 3 ... 6, поскольку уже при таких значениях удается получить помехоустойчивость, близкую к предельной. Разнесенный прием с когерентным сложением сигналов требует оценки комплексных коэффициентов передачи по отдельным каналам.
Существует ряд оригинальных схем для когерентного сложения разнесенных сигналов. Рассмотрим работу одной из них (рис. 6.3) в отсутствие шума. В каждой 4-й ветви разнесения действует полезный сигнал мг(1) =1сг(1)з;„(1). Предположим, чта разнесение частотное, а модуляция фазовая, хотя для ~рассматриваемой схемы это принципиального значения не имеет. Тогда иг(1) =рн(1) (х„)соз(сарг+фг), где (х„) — последовательность символов сообщения (х= + 1). В ревультате когерентного сложения должны ~получить сигнал с мх (Г) = ~'„1ьгг(с) (х„)сов сааб 1З4 Ркс. 6.3. Схема сбъслиисиия кана- Рис. 6.4.
Схема объсдвисиии мазов ири разнесенном приеме с карс- налив при разисссвиам приеме с Т рситимм сиожеиисм сигиалии автсимбарам Прн болшцом числе мстией разнесения, как было уже показано, этол сигнал должен 'ямсть практически постоянную амплитуду. Используя йго в качестве сигнала'гетероднпа, получаем на выходй 'пйрсыйожитсля Х1м1 и каждом канале в качестве одного из компонентов псмодулировапный сигнал вида ис (г) =рл(Г) Х асов((ен — саа) 6 рф.;1, который несет в себе информацию о коэффициенте передачи капала ри(1) и о фазе сигнала фь В измерительном фильтре ИФ, который обычно строят на базе системы фазовой автоподстройкн, сигнал и,и(1) выделяется из смеси и затем используется как сигнал гетероднна при втором преобразовании. Тогда на выходе перемножителя Пм2 одним из компонентов будет сигнал 1гг;(хс)соз саа1, котоРый собственно и тРебовалась полУ- чить ва 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. 6А) содержит коммутатор каналов Ком, который управляется решающим устройством. Ветви с наибольшим сигналом определяют измеръчтели коэффициентов передачи 1г. Поскольку при авто- выборе 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, ~тобы число ветвей разнесения было нечетным Х.=2п — 1, где п=1,2, .... Ошибка при дискретном сложении возникает в том случае, если число ошибочно принятых символов превысит и — 1. Вероятность такого события гл-1 р,, (й) = у С,' р' (й) (1 — р. (6)) .- -. (6.6) В отличие от схемы разнесенного првема с погерентным сложением сигналов, где увеличение Т.
при фиксированной суммарной !Зь П(Г) =(УСОЗ(ча ((+тг)1+(7СОЗ(гав((+та)) =)С(Ат) (г СОЗ(Саят+ +ф(Ат)), При случайном характере разности 6«=та — с, возникнут замирания сигнала )с(Лт)=2соз(са(та — тг)/21 (рис. 6.5), которые приведут к значительному увеличеннго средней вероятности ошибки.
При этом использование сложных сигналов с разрешающей способностью .во времени, позволягощсй выделить один из сигналов, даст выигрыш в помехоустойчивости. Т~вперь остановимся иа том, как следует доработать приемник, чтобы обеспечить минимальную вероятность ошибки в асанале с,'!, йг рассеянием. Там как входной сигнал при прохождении по каналу с рассеянием искажается, то опорные сигналы корреляторов или частотные характеристики согласованных фильтров должны быть скорректированы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
