Скляр Б. Цифровая связь (2003) (1151859), страница 73
Текст из файла (страница 73)
ж) На наземной станции шумовая температура приемника равна 800 К. Чему равно общее среднее отношение спектральных плотностей сигнала к шуму (Р/?те) длл отдельной польювательской передачи в полосе 50 МГц? Коэффициент у= б/2.,/., считать равным -140 дБ. з) Пересчитайте Р/Жь используя приближенный результат, полученный при ответе на и. е. н) При отсутствии комбинационных помех часто используется следующее соотношение: (Р,') ' общее ~ — "~ = ~ — '~ (земля-спутник) ч- ~ — '~ (спутник-земля) . )уо )то ?то Вычислите Р)//е с помощью приведенного вырюкения и сравните результат с ответами на пп.
ж из. 5.24. Сколько полюователей могут одновременно получать доступ к нерегенеративному спуг- пиковому ретранслятору, ширина полосы которого равна 100 МГц, так чтобы каждому пользователю доставалось 50 Вт из общей мощности спутника 5000 Вт" Эффективная системная температура на спутнике Тз'= 3500 К. Пусть мощность Е(КР в каждом пользовательском канале равна 10 дБВт, а коэффициент у= гав.,(ч равен — 140 дБ. 5.25. Канал с шумом дьуОХ имеет следующие параметры и требования: скорость передачи данных — 2,5 Мбит/с; модуляция — когерентная ВРБК с идеальной синхронизацией частоты, несущей и случайного смешения фазы; требуемая вероятность ошибки— 10 ', несущая частота — 300 МГц; расстояние между передатчиком и приемником 100 км.
Мощность передатчика 10 ' Вт; диаметры передающей и принимающей антенны равны 2 м, их эффективность — 0,55; температура принимающей антенны— 290 К; потери в канале от выхода принимающей антенны до входа приемника— 1 дБ, иные потери отсутствуют. Найдите максимальный граничный шум-фактор приемника (в дБ), который может закрыть канал. 5.26. Ручной радиоприемник принимает и передает данные со скоростью 1 Мбит/с и веро- ятностью битовой ошибки 10 '. Он должен работать на расстоянии 1О км на несущей 3 ГГц. В качестве схемы модуляции используется ОРБК, а О/Т' = — 30 дБ/К. Данное радио может использоваться в машинах и подвергаться потерям вследствие замирания. Разработчик радио желает исследовать компромиссы между минимизацией требуемой мощности Е(йр и максимизацией сопротивления замиранию.
Создайте таблицу, в которой будут показаны несколько пар значений "е?пр-потери вследствие аамирания'*. Интересующие нас значения Ешр должны принадлежать диапазону 300 мВт- !О Вт. Можно ли удовлетворить системные требования, если потери вследствие замирания равны 20 дБ, а Е!йР меньше 10 Вт? 5.27.
Разработчик решил, что радио, описанное в задаче 5.2б, не обязательно должно удовлетворять поставленным требованиям при использовании его в машинах, поэтому потери вследствие замирания можно положить равными О дБ. Пусть в передатчике выбрана ми- нимальная номинальнм мощность Е(йр, соответствующая потерям в О дБ (из решения задачи 5.26). Чему равно минимальное значение переданной мощности, которую можно использовать, если эффективная плошадь поверхности антенны равна 25 см'? Вопросы для самопроверки 5.1. Почему потери в свободном пространстве — это функция длины волны (см. раздел 5.З.З)? 52.
Как связаны отношение принятого сигнала к шуму (5)й) н отношение мощности несущей к шуму (С/Ф) (см. раздел 5.4)? 5З. Какого резерва достаточно для работы канала (см. Раздел 5.4.3)? 5.4. Существует два основных источника шума и интерференции на входе приемника. Назовите их (см. раздел 5.5.5). 5,5. Если мы желаем получить справедливое совместное использование лерегенералзивлсго спутникового ретранслятора, то какая важная связь должна существовать между пользователями (см. раздел 5.7.1)? Канальное кодирование (с)гаппе1 соб(п8) представляет собой класс преобразований сигнала, выполняемых для повышения качества связи.
В результате этого сигнал становится менее уязвим к таким эффектам ухудшения качества передачи, как шум, помехи и замирание. Канальное кодирование можно считать способом приведения параметров системы к желаемому компромиссу (т.е. соотношению между достоверностью передачи и шириной полосы пропускания или мощностью и шириной полосы пропускания). Как вы думаете, почему канальное кодирование так распространено? Это стало возможно благодаря использованию больших интегральных схем (БИС) и применению высокоскоростной цифровой обработки сигналов.
Данный метод позволил более чем на 10 дБ повысить производительность при значительно меньших затратах по сравнению с другими методами, например методами увеличения мощности передатчика или размера антенны. 6.1. Кодирование сигнала и структурированные последовательности Тему канального кодирования можно условно разделить на два раздела: кодирование (или обработка) сигнала и структурированные последовательности (или структурированная избыточность), как это показано на рис, 6.1. Кодирование сигнала означает преобразование сигнала в некий "улучшенный сигнал'*, позволяющий сделать процесс детектирования менее подверженным ошибкам. Метод слгруктурированных лоследоеавгельностей — это преобразование последовательности данных в новую, '*улучшенную последовательность'*, обладающую структурной избыточностью (которая вмещает избыточные биты). Эти избыточныс разряды служат для определения и исправления ошибок.
На выходе процедуры кодирования получается закодированный (формой сигнала или структурированной последовательностью) сигнал, имеющий лучшие прострапствениыс характеристики, чем некодированный. Итак, сначала рассмотрим некоторые методы кодирования сигнала, а затем, начиная с раздела 6.3, обсудим суть структурированных последовательностей. 6.1.1. Антиподные и ортогоналъные сигналы Антиподные и ортогональные сигналы уже обсуждались ранее, поэтому мы лишь напомним их основные особенности. В примере„приведенном на рис. 6.2, показано аналитическое представление набора синусоидальных антиподных сигналов (г,(г) = -з~(г) = з(п гоег, 0 <г< Т), а также его векторное и графическое представление. Какие существуют альтернативные определения антиподных сигналов? О таких сигналах можно сказать, что они либо являются зеркальными отображениями друг друга, либо один сигнал является отрицательным по отношению к другому, либо они различаются между собой на 180' (противофазные сигналы).
Ф Ф х Ф Ф Ф Ф 2 О3 Ф Ф О Ь О Ф Й Ф й Ф х Ф О О. в М с О Ф Х Ф О. Ф Ф Ф т Ф Х Е О О й Ф й х Ф Ф й $ М Ф Ф Ф О О. х х Ф о Ф Е Ф Ф Ф О О Ф Ф 2 Ф л 2 х О а х Ь и Й с з л О 2 й О Ы О Ф :Ф л Ф Ф О й Ф х О с с л Ф Ф О О В ф Ф О Ф Ф, з О гче.ейе— Аналитическое ейел ш| ечтйечй вй(й в1()) = вйп еот О ве(й ГЕ йГЕ вг(й = -ип ео) О Ос(ст Рис б 2 Пример антинодного набора сигналов В примере, приведенном на рис.
6.3, показан набор ортогональных сигналов, которые имеют вид импульсов, описываюшихся следующими выражениями: л,(с) = р(т) О < т < Т Т вз(т) = р(г- — Ой (6 Т. 2 Аналитическое еййшййкчй Г в ичвсков ейй й йй Вймлйй й вй(о в,(с) = р(о о вгй) Рис. б.д. Пример двоичного набора ортогоналвнил сигналов В данном случае Р(т) — импульс длительносп,ю т= Тй2„где Т вЂ” период. В системах связи возможны и дру(ие наборы ортогональным сигналов, например часто используемые ййа х и сов х. Любой набор равноэнергетических сигналов в(с), ) = 1, 2...., М, будет ортонормиро- ванным (ортогональным и нормированным на 1) тогда и только тогда, когда (6.1) где гч является коэффициентом взаимной корреляции (спиз-сопе1а(1оп сое(Вс)еп)), а ве- личина Š— энергией сигнала, выражаемой следующим образом: (6.2) ве())=р)г--) о т1 я! о<)ят 1 Г )1 при(= ) е, = — г)л,(Г)в (г)йй=~ Е ' г )О пригтй )' о Е= ~в, (с)г(г. о Нз графического представления на рис.
6.3 видно, что П(г) и г,(г) не могут взаимодействовать, поскольку они разнесены во времени. Векторное представление показывает, что ортогональные сигналы перпендикулярны (находятся в квадратуре). Посмотрим на другие, альтернативные определения ортогональных сигналов или векторов. Можно сказать, например, что скалярное произведение двух разных векторов в ортогональном наборе должно быть равно нулю. В двух- и трехмерных декартовых системах координат векторы сигналов можно представить геометрически, как взаимно ортогональные друг к другу. Можно также сказать, что один вектор имеет нулевую проекцию на другой или один сигнал не может взаимодействовать с другим, поскольку они не принадлежат одному и тому же аространству сигналов. 6.1.2.
М-арнав передача сигналов При М-арной передаче сигналов процессор за один такт работы принимает А бит данных. После этого он указывает модулятору произвести один из М =2' сигналов; частным случаем х = 1 является двоичная передача сигнала. Для /с> 1 М-арную передачу сигналов можно рассматривать как процедуру кодирования формы сигнала. При ортогональной передаче сигналов (например, сигналов МРБК) увеличение х приводит к повышению достоверности передачи или уменьшению требуемого ЕйХ, за счет увеличения полосы пропускания; при неортогональной передаче сигналов (например, сигналов МРБК) улучшение эффективности использования полосы пропускания происходит за счет снижения достоверности передачи или возрастания требуемого Е~/)Чо Подходящий выбор формы сигнала позволяет найти компромисс между вероятностью ошибки, Ег)И, и эффективностью использования полосы пропускания.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
