Пенин П.И. Системы передачи цифровой информации (1976) (1151855), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Особенности приема ОФМн сигналов способом сравнения фаз иллюстрируются табл. 4.4. Для простоты рассмотрения действие помех не учитывается. Таблица 4А Номер столбца / ее сема топ=ау-т) ооляраос ть иг Лт Здесь приняты те же обозначения, что и в табл. 4.3. Нетрудно видеть, что прием ОФМн сигналов способом сравнения фаз принципиально исключает возможность обратной работы фазового детектора. При приеме способом сравнения фаз опорным напряжением для поступившего на вход фазового детектора колебания уб(г) =я;(г) + п3(г) является задержанное на время, равное длительности посылки, колебание у; б(г), т. е. уб т(г — те) =зб — т(г — те) +ит-т(г — то) .
Если бы шумы отсутсгвовали, то разность фаз колебаний у; и у; т полностью определялась бы только исходной информационной последовательностью символов, а также возможным изменением фазы каждой посылки при изменяющихся условиях распространения. Однако для соседних посылок эти изменения, как правило, настолько, незначительны, что ими можно пренебречь". о Часто возможные случайные изменении параметров канала происходят медленно по сравнению с длительностью посылки. ПО.
дробнее об этом говорится в следуюпгей главе, !72 Под действием шума фазы колебаний у; и у; ~ приобретают случайный характер. Очевидно, что напряжение на выходе фазового детектора прн сравнении фаз «зашумленных» посылок будет иметь положительную полярность, если фазы этих «зашумленных» посылок отличаются не более чем на .+'и/2, и отрицательную в противном случае.
Существует определенная вероятность того, что под действием помехи фаза посылки может измениться весьма существенно и в результате на выходе фазового детектора появится напряжение с полярностью, обратной той, которая должна была бы быть в отсутствие помех. Это приведет к появлению ошибочного символа на выходе решающего устройства. Поскольку каждая посылка участвует в формировании напряжения на выходе фазового детектора дважды (первый раз как посылка, а второй — как опора), то ошибки на выходе будут появляться, как правило, парами (сдвоенные ошибки). Анализ вероятности ошибки при приеме ОФМн сигналов сравнением фаз выполнен в работах (2, 7, 11] и дает следующий результат: р„»=О,бехр( — йз), где йв — отношение мощности сигнала к мощности шума на входе приемника, определяемое выражением (4.32). Формула (4.59) может быть получена различными путями, но все'они исходят из того, что шумы в соседних посылках некоррелированы, а рассматриваемый способ приема некогерентен, поскольку фаза опорной посылки является случайной по отношению к фазе принимаемой посылки, Как указывалось выше, для приема ОФМн сигналов способом' сравнения фаз необходимо обеспечивать запоминание принимаемой посылки на время, равное ее длительности, для того, чтобы использовать ее в качестве опорного напряжения при приеме следующей посылки.
По сути дела, такое запоминание необходимо лишь для того, чтобы сохранить фазу посылки. При этом вовсе не обязательно точно воспроизводить форму огибающей самой -посылки. Одна из наиболее применяемых схем демодулятора при приеме ОФМн сигналов способом сравнения фаз представлена на рнс, 4,17, Основными злемснтамн схв. 173 мы являются коммутируемые высокодоброгные полосовые кинематические фильтры Ф1 и Ф2, настроенные иа центральную частоту спектра посылок.
Работа схемы иллюстрируется эпюрами рис. 4.18. При появлении посылки з; ~ в момент !ь ключ К! подключает ее на время то к фильтру Ф1. Для того чтобы обеспечить в этом фильтре начальные нулевые условия (погасить колебания, которые имелись в фильтре Ф! до появления посылки з; ~), выход фильтра Ф! в момент 1, на короткое Рис. 4Л7, время (Лто«то) подключается ключом К2 к точке общего потенциала схемы (к «земле»). После окончания посылки в фильтре Ф1, сохраняются колебания с фазой посылки з; ь Эти колебания поступают на фазовый детектор и выполняют роль опорного напряжения для посылки зь В момент !м соответствующий появлению посылки з!, ключи К1 и !(2 переключаются в положение 2, соответственно на время тр и Лто и в фильтре Ф2 протекают процессы, аналогичные процессам в фильтре Ф1. Нетрудно видеть, что все посылки с нечетными номерами возбуждают один фильтр, а с четными — другой.
Таким образом, на выходе фильтров образуются колебания и~(!) и из(!), которые сдвинуты друг относительно друга на интервал времени тм Каждое из этих колебаний имеет длительность, равную 2тм При этом первая часть колебания длительностью т, соответствует принятой посылке, а вторая, с той же длительностью,— опорному напряжению для следующей посылки. Напряжение на выходе фазового детектора имеет вид линейно-нарастающих импульсов, полярность которых определяется значением разности фаз сравниваемых посылок.
Если разность фаз посылок не превышает значения +.тг)2, импульсы имеют положительную полярность, 174 а если превышает — отрицательную. В соответствии со знаком полярности этих импульсов решающее устройство вырабатывает тот или иной информационный символ.
Так как решающее устройство реагирует не только на полярность, но и на абсолютную величину импульсов, которая под действием помехи принимает случайныезначения, возможны и ошибочные решения, Вероятность таких ошибок определяется формулой (4.59). Сипфаз- 11рининаеныс аесыжи сигнааа М'аннусяаиия яияыяра Ф1 Маннуясаиия ~еире яра сег > Гасяисие импульсы Еяя Ы1и ссс Наарянеяие на кларе Ф1 Нааряыение яа аыяере сяг 11 Иааряягение на Уыяаее ФД Рис. 4.!8.
ное с границами посылок включение и выключение фильтров, а также принудительное гашение свободных колебаний в фильтрах обеспечивается специальными электронными устройствами коммутации, управляемыми с помощью отдельного канала синхронизации. Рассмотренную схему демодуляции ОФМн сигналов называют схемой с коммутируемыми или кинематическими фильтрами. В ряде работ такую схему называют также схемой с синхронными фильтрами. Необходимо иметь в виду, что при использовании кинематических фильтров нужно учитывать ряд ограничений технического характера. стб Рассмотрим суть этих ограничении.
Для уменьшения потерь энергии посылки при демодуляции необходимо, чтобы время гашения колебаний Ьта в фильтре составляло малую часть длительности посылки та При допустимых потерях энергии не более 10~)в (до 0,5 дБ) необходимо обеспечить выполнение условия Ьта<~ 0,1 то. (4.60) Минимальное время гашения колебаний в фильтре занимает приблизительно от 5 до 10 периодов, соответствующих центральной частоте настройки фильтра )р.. Ьто = (5 — 10) Цо. (4.6! ) Чтобы фильтр был близок к идеальному интегратору, т. е.
обеспечивал линейное возрастание огибающей выходного напряжения на интервале времени (Ото)> следует выполнить условие Ь|фтю(0,1. (4.62) Из условий (4.60) — (4.62) следует, что необходимая добротность фильтра Я=Ь1ф/~~-500 — 1000. Проектирование фильтров с такими добротностями на частотах выше 10 — 20 кГц связано с большими трудностями. В настоящее время кинематические фильтры создают на частоты не выше 5 — 10 мГц. Условия (4.60) и (4.61) устанавливают еще одноограничение ~, = (1 .- 2) 10 ').. (4.63) Это ограничение означает, что скорость манипуляции (техническая скорость передачи в бодах) должна быть примерно на два порядка ниже центральной частоты фильтра. Если принять ~ю-5 — 10 кГц, то Й,=50— — 200 бод. С учетом отмеченных особенностей применение ОФМн сигналов прн приеме с использованием кинематических фильтров наиболее целесообраз ю в каналах с невысокими скоростями передачи.
Очень широкое применение рассмотренный способ приема находит при передаче данных и другой цифровой информации по телефонным и телеграфным каналам, В таких каналах обычно применяется уплотнение по частоте, чтобы обеспечить на 176 каждой поднесущей выполнение отмеченных выше условий. Заметим, что прием способом сравнения фаз можно осуществлять и для перекодированной последовательности ОФМн сигналов. В этом случае схему рис. 4.16 нужно дополнить устройством, которое должно инвертировать выходную последовательность символов (переводить символ ! в символ О, а символ О в 1). Если требуется обеспечивать передачу информации с высокими скоростями (десятки и сотни килобит), необходимо переходить к другим способам запоминания посылок (например, с помощью линий задержки) или использовать когеренгные способы приема ОФМн сигналов.
4.7.3. Сравнение корреляционного и автокорреляционного методов приема ОФМн сигналов Из приведенного выше рассмотрения следует, что при приеме ОФМн сигналов как при корреляционном, так и автокорреляционном методах используется опорное напряжение, формируемое из принимаемого сигнала, искаженного шумами. Однако степень фильтрации при формировании опорного напряжения в рассмотренных методах различна. При автокорреляционном мегоде фильтрация помех осуществляется только на интервале, равном длительности посылки. Пои корреляционном же методе фильтрация помех в тракте опорного напряжения может выполняться на значительно большем интервале. В пределе, если параметры канала постоянны, можно обеспечить сколь угодно высокую степень фильтрации помех.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
