Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь (1979) (1151860), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Кроме того. в одной нли нескольких точках модели трак- та вводится ~силовой шум ' к термин, нм б сз 6 1 п нн имеет в виду ошибки, вызванные помехами в канале и выявлаюшиесн: прн приеме цифровых сигналов. (Прим. Ред.) шм. ВРимечание на стр. 16. тостанционном доступе с разделением сигналов по частоте (рис. 1.4). Бортовой спутниковый ретранслятор обычно имеет несколько частотных стволов с независимыми усилителями на ЛБВ для уменьшения нелинейного взаимодействия сигналов.
Дальнейшего уменьшения взаимных помех можно достичь надлежащим выбором планов частот и применением многостанционного доступа с предоставлением каналов «по требованию» или подавлением несущей в паузах разговора. Рассмотрены структурные схемы многостанционного доступа с разделением сигналов во времени и соответствующие форматы группового сигнала. Применение этого вида разделения сигналов при многостанционном доступе позволяет избежать некоторых влияний нелинейности ретранслятора, но требует точной синхронизации земных станций.
Описана система многостанционного доступа с коммутацией сигналов на борту спутника, когда каналы ретранслятора переключаются поочередно в соответствии с временнбй последовательностью. Модуляция и кодирование в неидеальных каналах. В третьей части книги рассматриваются характеристики различных методов дискретной модуляции/демодуляции: фазовой, частотной, многократной фазовой, включая вопросы восстановления несущей на приемной стороне с помощью устройств ФАПЧ для синхронного детектирования, тактовой синхронизации, а также вероятность ошибки при наличии гауссовского шума.
Описано и анализируется влияние искажений канала передачи и шумов (рис. 1.4). К числу шумовых воздействий относятся влияние мультипликативного фазового шума, вносимого, во-первых, гетеродинами и частотными синтезаторами, используемыми для преобразования частоты в спутниковом ретрансляторе, и, во-вторых, повышающими и понижающими преобразователями частоты земной станции. Источниками искажений сигналов и межсимвольной интерференции являются линейные фильтры и линии передачи (фидеры) в передающей и приемной частях земной станции, а также и в ретрансляторе. Описаны методы адаптивной и фиксированной коррекции характеристик фильтров.
Всемирная спутниковая служба времени. В четвертой части книги рассмотрены методы точной синхронизации большого числа земных станций с реальными или гипотетическими часами на спутнике или же с опорным тактовым сигналом одной из земных станций. Точное измерение интервалов времени и расстояния существенно для систем связи с многостанционным доступом с разделением сигналов во времени, когда каждой земной станции отведен отдельный неперекрывающийся с другими временнбй интервал. Точное измерение интервалов времени (синхронизация) имеет еше более важное применение для систем спутниковой навигации. Совокупность навигационных спутников, излучающих точно синхронизированные сигналы, позволяет определять на поверхности Земли с помощью пассивного оборудования местоположение подвижных объектов.
Рассмотрены методы измерения временнбго запаздывания, основанные на применении кодированных псевдо- 24 шумовых фазоманипулированных последовательностей и систем фазовой синхронизации, работающих по кодовому сигналу. Рассмотрены также свойства кода, полезные для исследования характеристик захвата системы автоматической синхронизации. ЧАСТЬ ПЕРВАЯ Квантование и уплотнение сигналов Большой класс источников информации — речь, телевидение, образы, измерения тепла, вибрации, положения — является аналоговым по своей природе, и для цифровой передачи сигналов этих источников они должны подвергаться дискретизации и квантованию. Сформированные в результате этих процедур параллельные последовательности символов, предназначенные для одного потребителя, объединяются и поступают на вход модулятора земной станции для передачи на спутник связи или для передачи по какому-либо иному тракту связи.
В первой части книги описаны дискретизация и квантование нескольких типов сигналов с реалистичными статистическими распределениями. В гл. 2 рассмотрены оптимальные предыскажения (предварительная фильтрация) и сглаживание дискретизированных сигналов с неограниченным спектром. В природе не существует реальных сигналов, спектр которых строго ограничен полосой В, Гц. Следовательно, частота дискретизации, равная по теореме отсчетов 2В,Гц, в общем случае неприменима для сигналов с номинальной шириной полосы В.
Такие сигналы должны подвергаться дискретизации с более высокой частотой, ~з, либо фильтроваться с более резким ограничением полосы до частоты )л)2 Гц. В гл. 3 и 4 рассматриваются главным образом квантование дискретизированных сигналов и влияние канальных ошибок ' на качество аналогового сигнала на выходе. Рассмотрим несколько вариантов квантования, среди них: обычная импульсно-кодовая модуляция (ИКМ), квантование с равными интервалами; оптимальное квантование при фиксированном количестве уровней квантования; квантование с кодированием для защиты от канальных ошибок; влияние искусственной флуктуации сигналов ' на статистические характеристики квантования; дельта-модуляция и дифференциальная ИКМ, иначе многоуровневая ДМ.
КРоме того, обсуждаются адаптивные разновидности некоторых нз перечисленных вариантов квантования. Главным критерием каРрбббрб.вр ! г См. примана!ние на стр. 23 Автор употребляет термин б)!ткет Минам — дрожание сигналов. Здесь и да"ее »тот термин заменен термином «искусственная флуктуация сигналов»вЂ” ~ее 'выражающее сущность процесса.
(Приме рад.) 25 случаях, однако, используется иной критерий — средняя величина ошибки. В гл. 5 описываются способы объединения различных квазисинхронных потоков символов. Рассмотрены способы стаффинга' символов или кодовых слов. Здесь критерием качества является вероятность «потери целостности потока символов», т. е. вероятность того, что произойдет сдвиг всей последовательности символов во времени из-за добавления лишнего или же пропуска одного из элементдв информации. Глава 2 ДИСКРЕТИЗАЦИЯ СИГНАЛОВ С НЕОГРАНИЧЕННЫМ СПЕКТРОМ 2Д.
ВВЕДЕНИЕ Основы передачи сигналов с ИКМ начинаются с принципа, что ограниченный по спектру сигнал может быть передан путем дискретизации его с частотой [д, которая в лва или ббльшее число раз превышает еоо максммальную частоту [м,ч,. Сообщение может быть полностью восстановлено при пропускании последовательности его отсчетов через идеальный фильтр нижних частот с частотой среза [мань [337*]. В практических системах связи спектр сигнала сообщения не ограничен строго, отсчеты сигнала подвергаются квантованию, а шумы и канальные ошибки вносятся в передаваемый сигнал. Эти эффекты, конечно, не позволяют восстанавливать переданный сигнал с нулевой ошибкой.
Возможно, однако, восстановить этот сигнал с малой ошибкой путем предыскажающей фильтрации передаваемого сигнала перед дискретизацией и квантованием и путем тщательного выбора сглаживающего фильтра на приемной стороне. После основополагающей работы Н, Винера в !949 г. [488] было сделано много существенных вкладов в решение проблемы оптимальной фильтрации длокретизированного сигналз, франклин [)47], Ллойд и Мак-Милан [276] одними из первых исследовали оптимальную фильтрацию дискретизированных стационарных случайных функций времени.
Позже Стювард [438] н Спилкер [433] изучали дискретизацию стационарных случайных сигналов, неограниченных по спектру. Спилкер [433] и Браун [68] решали задачу оптимального предыскажения н сглаживающей фильтрации сигнала с неограниченным спектром и выразили результазы в виде относительной ошибки сглаженного выходного сигнала. Эти результаты рассмотрены в последующих параграфах. Эти же результаты также применимы к дискретизации сигналов с симметричным относительно центральной частоты [э спектром шириной 2[„„„;. В этом случае исходный сигнал сначала сдвигается по оси частот вниз путем гетеродинирования с двумя несущими колебаниями, различающимися по фазе э|пыоГ и соз ыч(. Результирующие сннфазный н квадратурный сигналы, каждый из кото.
рых имеет спектр шириной до )ч„, (одна боковая полоса), могут рассматриваться как независимые сигналы и подвергаться процедуре дискретизации с частотой [а. Таким образом, общая частота дискретизации исходного полосового сигнала оказывзется'равной 2[х. 2.2. СИСТЕМА СВЯЗИ С ДИСКРЕТИЗАЦИЕЙ СИГНАЛОВ На рпс. 2.! показаны главные элементы системы связи с фильтрацией и дискретизацией исходного аналогового сигнала. Сигнал т(!) (свободный от шума) поступает на схему слева. Он проходит через входной фильтр с передаточ- ' Стаффинг (з(п(((пц) — начинка, паби~вка, т.
е. вставление в поток информационных символов добавочных элементов или кодовых слов для выравнивания скорости передачи. (Приме реа) 26 пой функцией Е((ш), в результате чего формируется сигнал з((), а затем под„ергается дискретизации. Система передачи, через которую проходит дискретизированный сигнал, вносит искажения в виде аддитивного «белого» шума. Соотношение между этим аддитивным шумом д(() и шумом на входе приемника (внут- *и, г) а((), г'и) 5 Ю+ л(г) а)агапу а ю Г,(~ и) гд л(() Рис. 2.!. Фильтрация и дискретизация аналогового сигнала сообщения т(() в цифровой системе связи.
Влияние адаптивного шуиа л(0 определяется отношениеи Л(Г; Е ((ы) и т ((ы) предыскажающий и сглажи. веющий Фильтры; ща „(() — восстановленный на при. еиной стороне сигаал гп(() рн системы передачи) зависит от используемого вида модуляции. Выходной сглаживающий фильтр с передаточной функцией У(!ш) преобразует совокупность сигналов з*(()+л(() в выходной сигнал твоа((), который близко соответствует исходному сиш:алу, задержанному на время т, т. е. сигналу и(( — т). Предполагается, что устройство квантования И)хМ является частью системы передачи на рнс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
