Финк М. Теория передачи дискретных сообщений (1970) (1151862), страница 78
Текст из файла (страница 78)
В одном случае требуется неизменность коэффициента вередачи по частоте (общие замирания), в другом случае — относительная неизменность по времени (медленные замирания). Пилот-сигнал излучается все время, но занимает лишь часть отведенной полосы частот, тогда как испытательный импульс должен занимать всю полосучэстот канала, но голькочасть времени используемого для передачи. Оба метода рассчитаны на канал с относительно низким уровнем аддитивных помех. Вероятность ошибки для систем с испытательным импульсом, а также для некоторых других систем вмпоголучевом канале, вычислены в работах (14, 15).
Вследствие сложности построения решения схемы в условиях многолучевого распространения, многие конструкторы предпочитают увеличивать длительность элемента сигнала, чтобы заведомо обеспечить неравенство Т> (2 —:З)7., и примеишот метод защитного промежутка, описанный в 8 7.2, сводя тем самым канал к одно- лучевому с селективными замираииягви. Для того же, чтобы обеспечить требуемую высокую скорость передачи информации, применяют код с основанием т>2. Чаще всего это осуществляется методами уплотнения каналов (16], и поэтому такие системы будут рассмотрены в гл. 9.
В коротково.чиовых радиоканалах, а также в некоторых других каналах связи модель многолучевого распространения является не просто удобным способом представления канала, но отражает физическую сущность прохождения сигнала с многократными отражениями. Для таких каналов переходная функция может быть достаточно хорошо аппроксимирована суммойдельта-фупкций: где А1; — время запаздывания 1-го луча; р,(1) — его интенсивность, медленно меняющаяся с й Эта формула может быть получена из (7,11), если о: устремить к бесконечности, обозначить щР'(Г)/й«= =Гм(1) и учесть, что некоторые пз коэффициентов р;(1) (соответствующие моментам прихода реальных лучей) в пределе остаются конечными.
Из физической модели, с учетом того, что функции р;(г) определяются процессами в различных слоях или областях ионосферы (или других отражателей), следует, что можно считать 1м(1) для разных лучей независимыми. Ниже рассматриваются некоторые способы приема сигналов в таком канале. Методы выделения одного луча Значительное число методов, предлагавшихся для приема сигналов в условиях многолучевого распространения, основано на выделении одного из приходягцих лучей. Лишь очень немногие из этих методов нашли применение на практике главным образом из-за аппаратурной сложности.
Выделенный луч (первый либо наиболее мощный) обычно также подвержен замираниям, однако эти замирания уже являются общими, а не селективными и не препятствуют ведению передачи с очень большими скоростями. К тому же чаще всего замирания в отдельном луче бывают квазирелеевским при значительной величине регулярной составляющей, вследствие чего верность приема отдельного луча может быть существенно большей, чем при приеме всех иптерферирующих лучей. Еще в 30-х годах в США был предложен и осуществлен па нескольких дальних линиях коротковолновой радиосвязи метод, основанный на применении приемной антенны с узкой и автоматически регулируемой диаграммой направленности в вертикальной плоскости (антенна «МАЗА»).
Поскольку различные лучи приходят к приемной антенне под разными углами относительно горизонта, такая антенна может выделить один из них. Автоматическое устройство слежения позволяет выбирать наиболее «мощный» из приходящих лучей. Таким же образом на линиях связи с ионосферным и тропосферным рассеянием применение остронаправ- 489 ленных переда|ощих и приемных антенн позволяет взначительной степени устранить многолучевость. Много различных методов предлагалось для выделения одного луча по времени его прихода. Наиболее простым по идее явчяется метод использования коротких импульсных сигналов, вся энергия которых сосредоточена в небольшой доле времени Т, отведенного для передачи элемента. При этом длителыюсть импульса т должна быть меньше величины относительного запазды- неелрль сь, излунаемеие лааееуаелчиком П1рея1я уядиеЭЬИМЬ~ Имлульсьч лосьлулаеоиьие на лаиеыник Рис.
7.13. л1иоголучеиое распространение ири излучении короткого импульса. вания двух соседних лучей ьзг, иь а длительность элемента Т вЂ” больше относительного запаздывания последнего луча ьтьеезис. На входе приемника приходящие лучи создают взаимно неперекрывающнеся импульсы (рис. 7.13, где показаны огибающие радиоимпульсов, излучаемых передатчиком и поступающих на приемник). Приемник отпирается на время, не намного превьппающее т, с частотой следования элементов сигнала; причем момент отпирания синхронизируется с приходом наиболее сильного луча (на рис. 7.13 таким является второй луч). Сигналы, соответствующие различным символам, могут отличаться друг от друга по фазе, частоте или амплитуле.
Заметим, что такая система сигналов не является простой, так как при разложении импульса длительностью т в ряд Фурье на интервале Т получается большое (в принципе бесконечное) число членов, отличных от нуля. Эффективнаи полоса частот, занимаемая таким сигналом, значительно шире, чем в простых системах. 490 (7.53) (где Л~ — число приходящих лучей) поступает на пере- множитель (рис. 7.14), в котором он умножается на сигнал местного генератора, равный с точностью до по- * Заметим, что во всех предыдущих главах нигде, кроме отдельоых особо огоиореииых примеров, ие ограничивалась величина базы сигиалз. Поэтому зсе иоиучеииые ранее результаты остаются сирззедливыми и для широкополосных сигналов.
Описанный метод обладает существенными недостатками, вследствие которых оп, насколько нам известно, не был осуществлен на практике, по крайней мере в диапазоне коротких волн, где многолучевое распространение проявляется наиболее сильно. Основным препятствием на пути использования этого метода является трудность получения достаточно коротких импульсов с энергией, пеобходиьюй для обеспечения нужной верности приема. Однако импульсный характер сигнала вовсе не является обязательным для возмо'кпости выделения в приемнике одного из приходящих лучей. Для этого достаточно, чтобы оигналы, имели базу 2гТ»1 и приблизительно равномерную спектральную плотность в полосе частот Г[17).
Такие широкополосные сигналы часто называют шумоподобнымн, хотя в действительности они являются вполне регулярными и знание их структуры позволяет выделять их в приемном устройстве из шумов":.. Для определенности будем полагать, что сигналы ие(1) представляют собой реализации гауссовского процесса. Они могут бьггь получены, например, путем случайного независимого выбора 2ГТ коэффициентов ряда Фурье из генеральной совокупности с нормальным расвределением вероятности, нулевым математическим ожиРе данием и заданной дисперсией оа= †' .
Поскольку рас- Т сматриваются медленные замирания, то на протяжении длительности одного элемента сигнала будем считать коэффициенты передачи р; в каждом луче постоянными случайными величинами. Покажем, как осуществляется выделение одного из приходящих лучей при когерентном приеме широкополос|юго сигнала. Пусть принимаемый сигнал з'(7) = ~ 1ь,з„(1 — йгь)+ и (7) е =! А =- — ) р* гг (1 — пт») ~,(1) 11. 1 о (7.56) (7.57) 2Р»» А э 1хзрт с (7.58) Р,» 1 ъ-~ 7» — —" — р,' соз )ао Ж . 1»; ГТ „~~1 з (7.59) а, (7.55) 493 стоянного множителя г,Я и сннхронизованный с одним из приходящих лучей.
Для удобства будем в (7.53) отсчитывать время запаздывания от момента начала местного сигнала, так что величины М» могут быть как Рис. 7.14. Когереигный прием широкопочосного сигнала. положительными, так и отрипательпыми. После перемножения и интегрирования на схему сравнения в момент отсчета 1=Т поступит напряжение т л т Х„= ) г'(1) г»Яг(1 = ~~" ~ р»г„(1) г,(1 — »з»»)Й+ о »=» о т + ~ и (1) г„(1) гИ. (7.54) о В отличие от рассмотренного в гл. 3 случая одно,чучевого канала в (7:54) присутствуют члены, выражающие результат интегрирования произведения местного сигнала на сигналы ргг,(1 — Аб»), пригпедшие различными путями с запаздыванием (или опережением). Аналогично с тракта второго перемножителя, на который поступает сигнал г»(1) от другого местного генератора, на схему сравнения в момент отсчета поступит напряжение л т Х» = '), ~ Р„.гг (1) г„(1 — М») сИ+ »=» о т + ) и (1) г, (1) г(1.
о Оценим величину поправок, вносимых дополнительнымн лучами в результаты перемножения и интегрирования, по сравнению с однолучевым каналом. Для этого рассмотрим один из интегралов, входящих в (7.54) *: Представив г„(1) в виде ряда Фурье на интервале (О, Т), можно этот интеграл записать так: т а, а, Л=- ит' 1г ~)~ ~(а„сов й,( +Ь„аз)п й~,() ~~)~~ (а„л сов йы, ((в 6' л, — Ш»)+ 6,аэ)п (гш,(У вЂ” бг»)) г(1 =- = —" — ' ~~ ~(а„+Ь„,) соз л»в,йт».
Учтсэг теперь, что база сигнала 277=2(1»з — 'и»+1) э з велика и что величина аз+а„ приблизительно одинакова для всех индексов »»г (т. е. сигнал имеет достаточно равномерную спектральпуго плотность в полосе Р). Очевидно при этом где Р,» — мощность сигнала, приходящего по 1-му пути. Отсюда следует, что * Строго говоря, выражение (7.54) справедливо в том случае, если предыдущим (при Л1»)0) или последу»ощнм (при от»<0) элементом сигнала является также л,(1).
В противном случае интеграл должен быть разбит на два: от 0 до М» и от ат» до Т (при Ж»>0), причем в первом из ннх вместо з,(1 — Лт») следует подстава»ъ г»11 — Лг»), если предыдущин элементом был г»(1). Однако это уточнение не влияет на качественный результат, который будет получен ниже. 1 1 2 ТТ 3 = — =02 а1и — —. зи 2 ТТ (7.64) аь=Ь ТТ+ 2 4 ь ь 2 откуда Т 1 й(ь= Тт+2= .и ' 32 †24 и имеет величину (при РТ Э 1) г. е.
значительно меньше основного максимума, равного единице. Остальные максимумы имеют еще меньшую величину. 0 20 40 40 00 100 110 мд 100 ма аьааЬ,гра0 [гг — ь 1!2 1 Рис. 7.13. График функции 0= —,~1+2 ~1~~ д1„~ Половину ширины пика при Л1ь=О можно оценить, найдя первое значение Луь при котором (7.63) обращается в нуль. Это имеет место при Таким образом, все лучи, опережающие основной луч 1 или запаздывающие относительно него больше чем нв —, создают иа выходе тракта перемножителя лишь очень небольшие напряжения, 493 На втором перемножителе все лучи создают напряжение, выражаемое первым членом формулы (7.55). Подставляя в нее в„(7 — Жь) и зь(1) в виде рядов Фурье, мо;кно показать, что для 1-го луча это напряжение равно аь ь,=ф (~ь~~„ь-ьь ь ьььь-ь и, -Г1 (,.ь — ь„.,.ь сгь~ьь). и, При б!ь=О (т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
