Скляр Б. Цифровая связь (2003) (1151859), страница 233
Текст из файла (страница 233)
Борьба с уменьшением Зйй После реализации некоторых методов борьбы с ослаблением сигнала вследствие частотно-селективного и быстрого замирания, следующим шагом является использование методов разнесения для перемещения рабочей точки системы с кривой достоверности передачи, помеченной "плохо" на рис. !5. !7, на кривую, приближающуюся к характеристике А%ОХ. Термин "разнесение" (д!чегзйу) применяется для обозначения различных методов, пригодных для некоррелированного воспроизведения приемником интересующего сигнала. Некоррелированность является здесь важной особенностью, поскольку дополнительные копии сигнала ничем не помогли бы приемнику, если бы все эти копии были одинаково плохи.
Нюке перечислены некоторые способы реализации методов разнесения. ° Разнесение во времени (г!ше йчеайгу) может обеспечиваться путем передачи сигнала в ь различных временных интервалах с разнесением не менее чем на Т,. Пример разнесения во времени — чередование, использованное совместно с кодированием с коррекцией ошибок.
° Разнесение ло частоте ((гесцепсу йчепйгу) может обеспечиваться путем передачи сигнала на Ь различных несущих с частотным разнесением не менее ~ь Пример разнесения по частоте — расширение полосы частот. Полоса частот сигнала йг расширяется так, чтобы превышать ~ы предоставляя приемнику несколько независимо замирающих копий сигнала. При этом достигается частотное разнесение порядка б = ИЧ~ь Когда й'становится больше Д~, то, если не используется выравнивание, существует возможность частотно-селективного искажения.
Таким образом, расширенная полоса частот может улучшить характеристики системы (посредством разнесения) только в том случае, если ослаблено частотно-селективное искажение, связанное с этим разнесением. ° Сисглемы расширенного слекюра (зргеаг]-зресгпип зузГепзз) — это системы, в которых для исключения интерферируюших сигналов используются методы расширения полосы частот.
Если спектр расширяется методом прямой последовательности (йгесг-зеццепсе артеага-зресгпип — ОВ/бб), то, как было показано ранее, многолучевые компоненты отбрасываются, если задержка их поступления превышает длительность одного элементарного сигнала. Однако чтобы приблизиться к характеристикам А%ОХ, необходимО компенсировать потерю энергии, которая содержится в этих отброшенных компонентах. !!АКЕ-приемник (описанный позже) дает возможность когерентно объединять энергию нескольких многолучевых компонентов, поступивших по различным путям (с достаточно различающимися задержками). Таким образом, можно сказать, что при использовании КАКЕ-приемника в системе ОБ/Вб получается разнесение по пути распространения.
КАКЕ-приемник нужен при приеме, когерентном по фазе; но при дифференциально-когерентном детектировании битов можно реа- .я Гяяя* 1Ч Кяняяы г яямиояниямя з гииз лизовать простую задержку (равную комплексно сопряженной длительности одного бита) [44]. ° Расширение спектра методом скачкообразной лерестройки часглотлм (тхет)иелсу*лорртл8 зргеад-зресггитл — ГН/ББ) также иногда используется в качестве механизма разнесения.
В системе ОЗМ применяется медленная перестройка частоты (2!7 скачков/с) для компенсации в трех случаях, когда объект движется очень медленно (или совсем не движется) и испытывает сильное замирание вследствие спектральных нулей. ° Пространственное разнесение (зраба1 гйчепйту) обычно осуществляется посредспюм множественных принимающих антенн, разнесенных на расстояние, не меньшее 10 длин волн прн размещении на базовой станции (и меньше, при размещении на мобильном объекте).
Для выбора наилучшего выхода антенн или для когерентного объединения всех выходов следует реализовать специальные методы обработки сигналов. В настоящее время также реализованы системы с множественными передатчиками, размещенными в разных местах, например система бРЗ (О1оЫ Роз(т(овпй бузтет — глобальная система навипщии н определения положения). ° Поллризанионное разнесение (ро1апхабоп и(чета(ту) [45] — это еше один из способов получения дополнительных некоррелированных наборов сигнала. ° Любую схему разнесения можно рассматривать как тривиальную форму кода с повторениями (теретйюп ох1е) в пространстве и во времени. В то же время существуют методы улучшения отношения ЯЧК в каналах с замиранием, которые эффективнее и мощнее кодов с повторениями. Уникальный метод борьбы с ухудшением — это кодирование с коррекцией ошибок, поскольку он направлен не на обеспечение большей энергии сигнала, а на снижение требуемого Ет/Мм необходимого для достижения желаемой вероятности ошибки.
Применение кодирования с коррекцией ошибок совместно с чередованием [19, 46-51] — это, пожалуй, наиболее распространенная схема улучшения рабочих характеристик системы в среде с замиранием. Следует отметить, что механизм рассеивания ошибок во время замирания посредством разнесения во времени зависит от движения переносного устройства.
Чем больше скоросп мобильного устройства, тем эффективнее эта схема; при низких скоростях эффективность мала. (Зависимость скорости передвижного устройства от характеристик устройства чередования продемонстрирована в разделе 15.5.6.) 16.6.4. Методы разнесения Рв = ]Рв(х)р(х)дх. о (15.38) 1б.б. Бооьба счхчдшением хаоактеоистик, вызванным эффектами замирания 1001 Задачей реализации методов разнесения является использование дополнительных независимых (или, по крайней мере, некоррелирующих) путей прохождения сигнала для улучшения получаемого ЗХК.
Разнесение может улучшить рабочие характеристики системы при сравнительно небольших затратах; в отличие от выравнивания, разнесение не требует служебных расходов на настройку. В этом разделе будет показано улучшение достоверности передачи, которое можно получить с помощью методов разнесения. Вероятность битовой ошибки Рв, усредненная по всем "подъемам и спадам" канала с медленным замиранием, можно вычислить следующим образом: 1 ( х) р(х)= — ехр~--~ хс0, Г (, Г.) (15.39) где Г=а Еьlйо — это Бг(К, усредненное по всем подъемам и спадам замирания.
Если каждая разнесенная ветвь (сигнала) имеет мгновенное значение БЬ)К = у, и пред- полагается, что каждая ветвь имеет одинаковое среднее значение ЯЧК, равное Г, то получаем следующее: р(у )= — ехр~ — — ~ у >О. ( у,') Г (,Г) (15.40) Вероятность того, что отдельная ветвь имеет ЯЧК, меньшее порогового значения у, равна т 7 Рл Гп= ~к1м;- ~-'**о(-'))в,- о о =1-ех (15.41) Вероятность того, что все М независимых разнесенных ветвей сигнала получены од- новременно с БХК, меньшим некоторого порогового значения у, равна Р(у,,..., ум <у) = 1-ехр( — — ~ ( у)1" Р(, Г!~ (15.42) Вероятность того, что любая ветвь сигнала имеет значения БЬ)К > у, равна Зм Р(у >у)=1- 1-ех. — — ~ (15.43) Выражение (15.43) — это вероятность превышения порргового значения при разнесе- нии с автовыбором.
Пример 15.1. Преимущество разнесения Пусть используется разнесение на 4 ветви, и каждая ветвь получает независимый сигнал с релеевским замиранием. Среднее БХК равно Г = 20 лБ. Определите вероятность одновременного приема всех 4 ветвей с Б)ЧК, меньшим 10 лБ (а также вероятность того, что этот порог будет превышен). Сравните результаты с использованием разнесения и без него. Глава 1Б Каналы с аамиовнивми Здесь Р,(х) — вероятность битовой ошибки для данной схемы модуляции при заданном значении БХК =х, где х = а'Е~Н„а р(х) — плотность вероятности х при замирании. При постоянных Еь и Ио, а используется для обозначения изменений амплитуды вследствие замирания (см.
раздел 15.2.2). При релеевском замирании а имеет релеевское распределение, так что а' и х имеют )('-распределение. Таким образом, согласно уравнению (15.15), Решение Используя уравнение (15.42) при у = 1О дБ и у/Г = 10 дБ — 20дБ = -10 дБ =0,1, найдем ве- роятность тою, что 8ХК упадет ниже 10 дБ. Р(уь уь уъ уе < 10дБ) = [1-ехр(-0,1)] = 8,2 х 10 ' При использовании разнесения получаем следующее: Р(у, > 10 дБ) = 1 — 8,2 х 10 ~ = 0,9999. Р(ъ ъ 10 дБ) = [1 — ехр(-0,1)] ! = 0,095 Р(у! > 10 дБ) = 1 — 0,095 = 0,905 Без разнесения 15.5.4.1.
Методы объединения разнесения у =~у, =,'!" Г=МГ (15.44) Здесь предполагалось, что каждая ветвь имеет среднее БХК, равное у, = Г . Таким образом, объединение сигналов с максимальным отношением может дать приемлемое среднее БХК, даже если ни одно из средних значений у, не является приемлемым. В этом методе М ветвей суммируются синфазно, т.е. они умножаются на соответствующий весовой коэффициент так, чтобы на приемник подавался сигнал с наибольшим возможным ЯХК.
Объединение с равным усилением аналогично объединению с максимальным отношени- 15.5. Борьба с чхчдшением хаозктеоистик. вызванным эффектами замиоания 1003 Наиболее распространенные методы объединения разнесенных сигналов — это разнесение с автавыбарам (зе1есбоп г!!чегз!!у), разнесение с обратной связью (ееедЬас)г г[!уегз!!у), разнесение с максимальным отношением (шахппа! га!ю д!уепй!у) и разнесение с равным усилением (ее)па! яа!и !!!уегз!!у). В системах, использующих пространственное разнесение, выбор включает выборку М сигналов антенн и передачу на демодулятор наибольшего из них. При разнесении с автовыбором объединение сигналов реализуется относительно просто, однако оно не является оптимальным, поскольку в нем не используются одновременно все полученные сигналы.
При разнесении с обратной связью или при сканирующем разнесении (зсапп!пй г[!вегзпу) не используется самый мощный нз М сигналов; вместо этого М сигналов сканируются в определенной последовательности до тех пор, пока не будет найден сипзал, превышающий данное пороговое значение. Именно этот сигнал используется до тех пор, пока его уровень не опустится ниже установленного порогового значения, после чего процесс сканирования начинается снова. Достоверность этого метода несколько ниже, чем других методов, однако разнесение с обратной связью довольно просто реализовать. При объединении разнесенных сигналов по принципу максимального отношения сигналы со всех М ветвей взвешиваются согласно их личным отношениям БХК, а затем суммируются.
Перед суммированием требуется достичь синфазности суммируемых сигналов. Алгоритмы определения требуемого опережения или задержки сигнала аналогичны используемым в эквалайзерах и КАКЕ-приемниках. Суммирование с максимальным отношением дает среднее БХК ум, равное сумме отдельных средних БХК, как показано ниже. ем, за исключением того, что все весовые коэффициенты равны единице.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
