Пенин П.И. Системы передачи цифровой информации (1976) (1151855), страница 56
Текст из файла (страница 56)
Исследованию указанной проблемы в настоящее время уделяется большое внимание. Одно из перспективных направлений связано с изучением методов дискретной обработки сложных сигналов. Прием в соответствии со схемой рис. 6.12 также относится к этой группе методов. Если случайные рассогласования между параметрами сигнала и приемника таковы, что априорными сведениями о фазе сигнала воспользоваться нельзя (сигнал имеет случайную фазу), лучшие результаты обеспечивает оптимальный некогерентный прием.
б.б.2. Оптимальный некогерентный прием Допустим, что цифровая информация передается двоичными сложными сигналами, определяемыми выражением (6.38). Если из-за различных факторов начальная фаза элементов таких сигналов приобретает случайный характер, то при противофазных сигналах каждый элемент сигнала можно записать в виде зм(() =зоо(~ Мто) =Юо~рм(() 81п (ооот+~рх(()1 (644) Это выражение отличается от (6.42) только тем, что фаза элемента сигнала имеет дополнительный случайный сдвиг ~р,((). 298 Полагая случайные изменения фазы медленными, т.
е. удовлетворяющими условию <р,(4) =ср„=сопз1, 0(Хт0, и основываясь на методике, изложенной в 9 5.3, можно показать, что правило работы оптимального приемника в этом случае определяется выражением [17, 271 У „х;=х„ х;=х„ (6.45) где Гм ъ )а 1'; = ~~'~~ ~ у(1)у,ь(1) з1п0ьйй ~ + ь=~ 0 М ч 21 пз + ~ ~у(1) рга(~)созе,Ы1 ~, 1=1,2. (6.46) «=~о Так же, как и вариантов схемы вующего правилу веден на рис.
6.13. в предыдущем случае, возможен ряд оптимального приемника, соответст- (6.45). Один из таких вариантов при- Рис 6.13. Схема приемника оказывается довольно сложной. Особенность ее работы по сравнению со схемой оптимального приема сложного сигнала', известного точно, состоит в том, что принятое колебание у(1) разлагается на два ортогональных, соответствующих синусоидально- 999 му и косинусоидальному опорным напряжениям (рис. 6.14). При этом составляющие каждой проекции у,1Г) и у, (1) оказываются когерентными с опорными напряжениями. Приемник определяет длину вектора каждой проекции, а затем, зная их, находит длину вектора принятого сигнала. Так как посылка сигнала может принять одно из двух возможных значений, то необходимо вычислять два возможных значения век- У,1Г/ ГСК)=У,н с45идг Рис.
6.14. тора. Решение принимается после сравнения этих значений. Переданным считается тот информационный символ, которому соответствует принятый сигнал с большей величиной вектора. При практической реализации приема сложных сигналов возникает ряд трудностей, которые приводят к ухудшению показателей работы системы по сравнению с оптимальным приемом.
Эти трудности обусловлены неидеальностью характеристик элементов и узлов реальных приемных устройств, нестабильностью этих характеристик во времени нз-за влияния различных дестабилизирующих факторов (случайных изменений температуры, питающих напряжений и т. и.), а также наличием технологического разброса параметров. К перечисленным причинам добавляются такие факторы, как неидеальность синхронизации, невозможность иметь точное значение несущей частоты в пункте приема н т.
п. Указанные обстоятельства приводят к тому, что даже сравнительно небольшие отклонения от оптимальных методов приема могут существенно ухудшить помехоустойчивость системы, особенно если база сигнала значительна. Все это делает проблему реализации при- ЗОО емных устройств сложных сигналов очень трудной и многообразной.
Детальное рассмотрение некоторых вопросов указанной проблемы содержится в работе Щ. 6.7. ПРИМЕРБ1 ПРИМЕНЕНИЯ СЛОЖНБ1Х СИГНАЛОВ В ЦИФРОВБ1Х СИСТЕМАХ СВЯЗИ Применеипе сложных сигналов позволяет в ряде случаев решать задачи передачи инфоомации более успешно по сравнению с традиционными методами. К таким случаям можно отчгесви передачу информации по каналам с многолучевыы эффектом распространения; ослабление мешающего ~действия различных систем, .работающих в том же диапазоне частот; повышение эффективности использования выделенного диапазона частот; ослабление влияния узкополосных помех п т.
и. Кроме этого, сложные сигналы открывают ряд возможностей построения систем с такими свойствами, которые не могут быть получены е системах с простыми сигналами: скрытность, критгго- и нмитостойкость связи; возможность одновременно с передачей информации измерять координаты движущегося объекта, на котором расположена передающая часть онстемы, и т.
д. Ниже кратко рассматриваются некоторые примеры применения сложных сигналов, б.7 1. Применение сложных сигналов в многолучевых каналах Эффект миоголучевого распросврамеипя н каналах со случайными параметрами приводит к появлению интерференции между соседними посылками сигнала и нх замиранлям. При простых сигналах влияние интерференции можно уменьшить, только увеличивая длительность посылок, что, естественно, приводит к уменыпению окороспн передачи. Для ослабления оущесввепных замираний уровня простые сигналы приходится принимать методами разнесенного приема.
Применение сложных сигналов в ряде случаев позволяет решить задачу ослабления влияния интерференции п замираний более успешно. Рассмотрим пля этого рис. 6лб, па котором похаззиы огибающие одной посылки сложного сигнала, пришедшей по трем разным лучам. Полагаем, что замирания нвляютсв общими и за время, равное длительности посылки то, амплитуда я начальная фаза элементов сигнала не меняются. Оптимальная обрабовка посылки сложного сигнала корреляторами или согласованными фильтрами дает выходное напряженке, вид которого совпадает с корреляпионной функпией этой посылки. Выходные напряжения, соотзетствуюпше одной и той же посылке н разным лучам, показаны на рис. 6лб,б.
Длительность ооиовноге лепестка этого напряжения приблизительно равна величине тоых Л/Л1о то161ото то1ло. (6.47) 301 Если база сигнала зыачительыа (Б«2»1), то т»пз Стз и, следовательно, в Результате обработки носылкн происходит ее «сжатие» по времени. Нетрудно видеть, что при условии Лтз ез»~~т»ыз (6.48) выходные напряжения разделяются круг от друга несмотря на то, что ва входе посылки от разных лучей перекрываются. Из (6.48) н (647) следует, что база сигнала, нри которой обеспечивается раэделеыне лучей с минимальной разностью запаздывания Ьтз ы», должна удовлетворять условию Б«) )тз/Лтз во».
1,Уврг 1Мб Рнс. 6.!5. Тэк как огибающие посылки, пришедшей по,разным лучам 5 ь Б«з, Б. з, случайыы, то случайны и выходные напряжеыия У»н У. з, У*з. Оптимальйая обработка посылок представляет собой линейную операцию, поэтому закон раоцределения выхцдиых нвпряжений остается таням же, как н у огибающвх Если выходные напряжения обработать далее схемой, показанной на рис. 6.16,а, то на ее выходе образуется последовательность импульсов со случайными амплитудами (рис. 6.16,6), среди которых будет импульс с амплитудой У,р.
Поскольку этот импульс представляет собой результат сложения трех импульсов со случайными амплитудами У ь У*з в У*з, зэков распределения величины У р изменится,по сравнению с распределениями случайных величии У»ь У*з и У*з. В частности, если велычины У*з, У з и У»з нодчнняются распределению Релея, то распределеыие У,р определяется композицией этих распределений и, следователыю, замирания величин У,р менее глубоки, чем замираыия случайных величин У*ь У,з и У. » Нетрудно видеть, что указанная процедура эквивалентна разнесенному приему с линейным сложением трех ветвей Таи как время заназдывания лучей и,равность хода между ними случайны, то в общем случае необходимо применять линию с временем задержки т»»=бт»»»зз Ьтз азз тр рдйныМ вреМени многолучевогй растяжения снгнала (ом.
гл. 6), а отводы брать через интервалы, равные минимальному времени аапаздывання Лт» ы . Значения Ьт» ы««и Лт» ю!» определяются при экспериментальных исследованиях свойств конкретного канала. Таким образом, применение сложных сигналов позволяет разделить перекрывающиеся снгналы, приходящие по разным лучам. Это дает возможность эффективно испольэовать энергию сигналов от.
отдельных лучей и существенно ослабить влияние замираний, обусловленных эффектом многолучевого распространения. ! ! 21 ! г)Ф г !»)к 1 ! Рис. 6.16. Изложенные выше идеи впервые были реализованы в 1956 г. в системе «Рейх» (!8] *. Эта система предназначалась для передачи дволчной информации на расстояние около 4500 еы методом ЧМн сигналов, маннпулнрованных псевдослучайной бинарной последовательностью. П)ирина спектра сигнала выбиралась равной 10 кГц, а база Б«=2%.
В зависимости от времени суток использовались диапазоны 8, 12 и 17 МГц. При мощности передатчика 22 кВт система обеспечивала передачу информации с вероятностью искажения символа не более 10-' и была эквивалентна системе примерно с 3— 4.кратным пространстяенным разнесением. * Название оистемы происходит от английского слова Яайе— прабли. Действительно, напряжение на выходе сумматора (рис 6.16) напоминает зубья грабель. Видимо, это н послужило основанием для такого термина.
Оавсаняе упрощенной структурной схемы приемника системы «Рейк» иошпе найти в работах (8, 18). Свстема «Рейк» получила шврокую аэлестность в явилась прототипом ряда более сложных систем, некоторые,иа которых апвсааы в литературе [8), б.7.2. Применение сложных сигналов для борьбы с помехами Лрвыененне сложных снгнзлоз иногда позволяет эффективно бороться с разлнчнымв поыехамн, опеквр которых сосредоточен в значительно более узком днапазоне частот по сравнению с дваназовом, занимаемым спектром сложного ож нала. Кзк уже неоднократно указывалось, помехоустойчивость оптимального приема з гауссовских каналах завысит от велячяыы (ом. гл. 3). Доо Ео)РЯ» ~(Ро)Рм) »*Бо.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
