Кловский Д.Д. и др. Теория электрической связи (1999) (1151853), страница 51
Текст из файла (страница 51)
Для поддержания заданного качества связи в этих условиях приходится иметь определенный запас мощности передатчика. Вероятность ошибок при приеме дискретных сообщений можно существенно уменьшить с помощью разнесенного лриема; сущность которого заключается в том, что демодулятор принимает решение о переданном символе не по одному, а по двум или более сигналам, несущим одну и ту же информацию. Разнесенный прием является одним из основных способов повышения помехоустойчивости связи при замираниях сигнала.
В радиосвязи применяются различные способы разнесенного приема: по времени (он сводится к повторению сигнала несколько раз на передаче к накоплению на приеме); по частоте (сигнал дублируется по многим частотным каналам); прием сигнала на различные антенны, разнесенные в пространстве; поляризационное разнесение (прием на антенны, расположенные в одном месте, но принимающие электромагнитные волны разной поляризации); разнесение по отдельным лучам в многолучевом канале. В последнем случае лучи разлеляются либо остро направленными антеннами по углу прихода в горизонгзльной или вертикальной плоскости (такой способ применяется главным образом на УКВ).
либо по времени прихода (времени запаздывания). Можно показать, по полное гз. деление лучей по времени прихода требует применения шумоподобных сигналов. Из перечисленных методов в радиосвязи наиболее распространен лрием на разнес6нные в пространстве антенлы. На втором месте — рлзнесенный прием по частоте, используемый в различных каналах. Остальные методы разнесения также применяются, но значительно реже.
В каналах без замираний разнесенный прием повышает верность, если имеется возможность сложить пришедшие по л ветвям сигналы когерентно, т.е. свести имеющиеся между ними разности фаз к пренебрежимо малому значению. При когерентном сложении одинаковых сигналов суммарный сигнал будет иметь в л раз большую "амплитуду", т.е. в яз раз большую мощность, чем отдельный сигнал. При этом помехи, которые обычно в различных ветвях независимы, складываются некогерентно, так что мощность суммарной помехи будет только в и раз больше мощности помехи в одной ветви.
В результате отношение мощности сигнала к мощности помехи увеличивается в п раз. Можно показать 1271, что если по л ветвям принимаются сигналы с различными мощностями, а помехи, присутствующие в них, имеют различную интенсивность, то наилучшие результаты получаются при когерентном сложе- 208 нии сигналов, умноженных на весовые коэффициенты, пропорциональные а=~ — „', где Ег — энергия элемента приходящего сигнала, У,„— спектральная плотность шума в г-й ветви (г = 1, ..., л). При этом в суммарном сигнале отношение Ьз, энергии сигнала к спектральной плотности шума ь', =~а„'. (5 95) г 1 В каналах с замираниями имеется и другой, более эффективный механизм повышения верности при разнесенном приеме.
Он основывается на том, что при одиночном приеме ошибки возникают главным образом тогда, когда уровень сигнала упадет ниже некоторого порогового значения, а при разнесенном приеме — когда уровень сигнала окажется ниже порогового во всех ветвях. Если замирания в ветвях слабо коррелированы, то вероятность одновременного падения уровней сигнала во всех ветвях очень мала. Существуют различные способы комбинирования (сложения) сигналов отдельных ветвей при разнесенном приеме. Не останавливаясь на исследовании оптимальных способов сложения в каналах с замираниями, отметим наиболее простой, достаточно эффективный и широко распространенный способ авто- выбора ветви с наиболее сильным сигналом (см. рис.
5.22). В этой схеме постоянно измеряется коэффициент передачи канала (или мощности принимаемого сигнала) по отдельным ветвям (приемникам), а к демодулятору подключается приемник с наиболее сильным сигналом. На рис. 5.23 показана зависимость вероятности ошибок при некогерентном разнесенном приеме. Здесь и — число ветвей разнесения. Приемники Рис.5.22. Схема разнесенного приема при автовыборе ветви с наиболее сильным сигналом 209 0 10 20 30 й~,дБ ! 1О ' 1О 10 ' Рисмь23. Зависимость вероятности ошибки нри разнесен- ном приеме в канале с рзлеевскимн замираниями от пя (даончная система с активной паузой, орто- гональная в усиленном смысле при автовыборе ветви с наиболее сильным сигналом), и — число ветвей разнесения 10 5.9.
ПРИЕМ ДИСКРЕТНЫХ СООБЩЕНИИ В КАНАЛАХ ,С СОСРЕДОТОЧЕННЫМИ ПО СПЕКТРУ И ИМПУЛЬСНЫМИ ПОМЕХАМИ 210 Выше помехоустойчивость дискретных систем связи определялась с учетом неизбежного аддитивного флуктуационного гауссовского шума. Однако на практике приходится учитывать и действие в канале иных аддитивных помех, порождаемых внешними источниками, и прежде всего относящихся к классу сосредоточенных по спектру ("гармонических") и импульсных. Заметим, что если на вход приемного устройства поступает большое число слабо коррелированных помех от различных источников сравнимой мощности, то их сумма, согласно центральной предельной теореме представляет процесс, близкий к гауссовскому, Прибавляясь к флуктуационному шуму аппаратуры, он может существенно увеличить спектральную плотность гауссовской помехи, что потребует соответствующего увеличения мощности сигнала.
Однако нередко среди множества маломощных помех на вход приемника поступают отдельные мощные импульсы или сосредоточенные помехи. В таком канале, если не принимать специальных мер, прием дискретных сообщений сопровождается дополнительными ошибками и связь может быть полностью нарушена. Все мероприятия по защите от внешних помех можно разбить на три группы. К первой относят те, которые направлены на подавление помех в месте их возникновения, в частности экранирование источников промышленных помех, применение искрогасящих конденсаторов, снижение уровня побочных излучений радиопередатчиков и т.п. Эти мероприятия регулируются специальными законоположениями и стандартами.
Вторая группа — это мероприятия, цель которых воспрепятствовать проникновению помех на вход демодулятора. Для этого в системах проводной связи скрещивают провода воздушных линий, совершенствуют конструкцию кабелей для уменьшения взаимных влияний и т.д. В радиосвязи для этого устанавливается рациональное распределение частот между отдельными службами и каналами с учетом размещения передатчикоя и приемников и условий распространения радиоволн. При выполнении мероприятий первых двух групп важную роль играют международные органы, вырабатывающие допустимые нормы и контролирующие их соблюдение — международные консультативные комитеты по телеграфии и телефонии (МККТТ) и по радиосвязи (МККР).
Третья группа мероприятий (непосредственно относится к данному курсу) охватывает выбор ансамбля сигналов и построение приемного устройства с целью предупредить попадание внешних помех непосредственно в решающее устройство (демодулятор) и минимизировать вероятность вызванных ими ошибок, если они все же проникнут в него. Вопросы, связанные с взаимным влиянием различных систем передачи сообщений (связи) друг на друга, за последние годы интенсивно изучаются теорией электромагнитной совместимости (ЭМС).
Сосредоточенные помехи наблюдаются почти исключительно в радиоканалах. Защита демодулятора от их попадания осуществляется обычно линейными цепями специальных бло- ков (входные избирательные цепи, преобразователи частоты, резонансные и полосовые усилители и т.п.) различных приемных устройств. Способность ослабить сосредоточенную помеху на входе решающей схемы приемника определяет его избирательность. Частотная избирательность обеспечивается тем, 'что до подачи сигнала на вход демодулятора он фильтруется в упомянутых выше линейных цепях, полоса пропускания которых достаточна для того, чтобы сигнал прошел без существенных искажений, а сосредоточенные помехи, лежащие вне полосы пропускания, при этом подавляются.
Помимо частотной избирательности широко используют также пространственную избирательность, основанную на применении узконаправленных приемных антенн. Важно отметить, что воздействие сосредоточенных помех возрастает при увеличении нелинейности входных каскадов приемника, поскольку возникающие при этом комбинационные частоты (даже если помеха на входе приемника непосредственно и не попала в полосу пропускания) могут оказаться в полезной области частот. Вопросы зашиты радиоприемника от сосредоточенных помех составляют основное содержание курса радио- приемных устройств.
Очевидно, для уменыпеиия вероятности попадания сосредоточенной помехи в полосу частот спектра сигнала желательно использовать как можно более узкополосные сигналы. Именно поэтому в течение многих десятилетий для передачи дискретных сообщений по радиоканалам применялись (применяются успешно и сегодня) только простые узкополосные сигналы (АМ, ЧМ, ОФМ), элементы которых являются отрезками синусоиды. Однако за последние 30-35 лет наметился и другой подход, связанный с существенным расширением спектра сигнала усложнением его формы или с использованием шумоподобных сигналов.
Как можно показать (см., например, (5)), шумоподобные сигналы позволяют успешно передавать сообщения в многолучевых каналах. Но, как это ни парадоксально, применение шумоподобных сигналов оказалось полезным и для защиты от узкополосных сосредоточеннъгх помех. Дело в том, что если спектр узкополосного сигнала перекрывается мошной сосредоточенной помехой, то практически не удается избежать возникновения ошибок.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
