Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами (1985) (1151877), страница 47
Текст из файла (страница 47)
ФлФУп«1 ли Установка порогового уровня в Рис. 11.7. Потери и каааиоптииааь- системе осуществляется с помоиом адаптиаиоп приепиике щью АРП на основе анализа входного воздействия в каждом канале. Алгоритм работы автоматического регулятора порога заключа- ется в следующем. С выхода канальных накопителей на вход АРП поступают некоторые случайные реализации Р„!~ (!), Р„! (Г), .;., Р„,м (Ф), из которых в каждом канале формируется выборка: Р», Ры, - ° Рп.. Ртт, Ртт, - э Ртт, на» мощной помехой, а остальные каналы относительно «свободны» — в них действует только шум. Допустим, что мощность помехи в «пораженных» каналах в А раз превышает мощность помехи в «свободных» каналах, т.
е. выполняется соотношение Р„= =Ра,м- А, где Р— мощность помехи в «пораженных» каналах; Ра, м — мощность помехи в «свободных» каналах; А — коэффициент пропорциональности. При этом, полагаем, что суммарная мощность помехи постоянна, Выражение для отношения сигнал- помеха на выходе КН в этом случае приведено в 1721. На рис. 11.7 приведены потери в отношении сигнал-помеха щдаа для неравномерного распределения помех по каналам, рассчитанным с помощью ЭВМ [721.
На рис. 11.7 изображено семейство зависимостей нормированного отношения сигнал-помеха на выходе приемного устройства как функция положения порогового 2 Рм!, Рмт,..., Рмс. По полученной выборке формируются значения выборочного среднего: с ! и т', = — Чт Р „т'= — 'Ч Р„,, ш' = — ~' Рм. !=1 ! ! 1=! 224 В результате этой операции формируется массив значений выборочных средних, из которых выбираются минимальное и максимальное значения выборочного среднего.
Обозначим их соответственно ш*ь и ш*з. Разброс между этими значениями определяет в каждом конкретном случае некоторый интервал дискретизации (ш*ы |и*,;], внутри которого располагается оптимальный пороговый уровень. Для точного определения порога интервал (ш"м т*!) подвергается последовательной дискретизации на п частей: Л= = (ш~! — т*ь)/и, где и — некоторое натуральное число, определяемое требуемой точностью установки порога. Далее, для каждого положения порога на интервале дискретизации вычисляют отношение сигнал-помеха на выходе приемного устройства и из полученных значений выбирают максимальное значение и соответствующее ему значение порогового уровня. Рассмотренная система квазиоптимального адаптивного приемника ШПС выгодно отличается от существующих тем, что при сравнительной простоте реализации позволяет обеспечить лучшее качество приема.
При этом потери, возникающие в таком приемнике по сравнению с оптимальным, не превышают 0,7... 1,3 дВ для различного числа каналов. 12. ОГРАНИЧИТЕЛЬ В ТРАКТЕ ОБРАБОТКИ ШПС 12.1. Идеалыпяй иолосовой ограничитель Применение ограничителей в тракте обработки сигналов целесообразно как с точки зрения подавления помех — аддитивных (импульсных) и мультипликативных (замирания, многолучевость), так и с точки зрения уменьшения динамического диапазона сигналов. Поэтому ограничители широко используют в трактах обработки ШПС. Наиболее часто используют полосовой ограничитель (рис.
12.1,а). С выхода первого полосового фильтра (ПФ1), ширина полосы пропускания которого равна ширине спектра ШПС, сигнал и шум поступают на ограничитель (Огр) и после ограничения на второй полосовой фильтр (ПФ2), который так же, как и ПФ1, настроен на несущую частоту ШПС и имеет такую же полосу пропускания. Второй полосовой фильтр необходим для того, чтобы не пропустить на выход приемника комбинационные составляющие на гармониках несущей частоты ШПС. При фильтровой обработке ШПС вместо ПФ2 необходимо поставить согласованный фильтр (СФ), который на рис. 12.1,б осуществляет оптимальный фазовый прием, так как ограничитель устраняет изменения амплитуды.
Если осуществляется корреляционная обработка ШПС, то за ПФ2 необходимо поставить перемножитель («х» на рис. 12.1,в), на другой вход которого надо направить ШПС от ГШПС. С выхода перемножителя сигнал поступает на узкополосный фильтр ПФЗ, который выполняет роль интегратора. 8 — !!! 225 Обычно в качестве ограничителя используется идеальный (или жесткий) ограничитель, характеристика которого представлена на рис. 12.2.
На практике произвольный ограничитель становится идеальным, если амплитуда напряжения на его входе много больше уровня ограничения и,„р. Совместное соединение идеального огра- Рис. 12.2. Характеристика идеального (жесткого) ограничи тели Рис. 12.1. Схемы приемников с ограни- чителями (12.3) ничителя (с характеристикой, представленной на рис. 12.2) н полосового фильтра (ПФ2 на рис. 12.1) называется идеальным полосовым ограничителем (ИПО). Допустим, что сигнал на входе ИПО является ШПС, а шум представляет собой гауссовский случайный процесс. Обозначим через ~„=(Р,Р )вх (12.1) отношение сигнал-шум на входе ИПО, а через Р,„„=(Р,7Р ) (12.2) отношение сигнал-шум на выходе ИПО, где Р,— мощность сигнала, а Р— мощность шума в полосе частот, занимаемых сигналом.
Известно (74], что при малых отношениях сигнал-шум на входе (Р вх((1) л рт ж — рт ж 0,79 р' т. е. потери составляют и/4 (1 дБ), а при больших отношениях сигнал-шУм на входе (Ртах»1) Увеличение отношения сигнал-шум в 2 раза (3 дБ) при рт„»1 обусловлено подавлением шумовой составляющей, синфазной со входным сигналом. На рис.
12.3 приведена зависимость отношения рт, /ртах от ра,, построенная в соответствии со следующей формулой ~[75]: Рвв 4ехр(Рв„) — и 11в (Рвх/2)+1х(рвх/2)] Рвх 226 где 1о, 1, — модифицированные функции Бесселя нулевого и первого порядков. Из (12.5) при рз„«1 получаем (12.3), а при р'„» » 1 — (12.4) . Прием ШПС на фоне мощных помех характеризуется отношением сигнал-помеха Р'„« 1. Поэтому в таком случае отношение сигнал-помеха на выходе ИПО снижается в и/4 раз, т. е. на 1 дБ в со- Рй,;Р~зг Рис. 12.3. Изменение отношения сигнал-помеха на выходе от отио- и/4 шепни сигнал-помеха на входе дли идеального ограничителя а г ответствии с (12.3).
Доказано [63, 76), что приемник ШПС (см. рис. 12.1,б) является оптимальным фазовым обнаружителем, причем характеристики обнаружения (или приема информации) определяются теми же соотношениями, что и для оптимального приемника, но отношение сигнал-помеха необходимо уменьшить в и14 раз. Например, допустим, что осуществляется прием двоичной информации с помощью двух противоположных сигналов. Вероятность ошибки в этом случае определяется формулой (7.8) Ро = 1 — Р ()' 2 й), (12.6) где г" (х) — интеграл вероятности (7.5), а отношение сигнал-помеха )ге =рс(%1т'„"ь(г — скорость передачи информации, 1тп — спектральная плотность мощности помехи.
При наличии в тракте обработки ШПС ИПО формула (12.6) для вероятности ошибки останется той же, но вместо дз надо использовать (12.7) с ипо 4 4кгУ Точно так же пересчитывается отношение сигнал-помеха при других случаях приема дискретной информации. В работах ~[77, 781 дан упрощенный анализ воздействия ШПС и шума на ИПО, который приводит к известным результатам (12,3), (12.4), (12.5), но по сравнению с более ранними результатами в [77, 781 рассматриваются широкополосные системы, в которых отношение сигнал-помеха всегда меньше единицы. Именно для таких систем в [781 дополнительно к известным результатам приведены следующие.
Для сигнала и шума с равномерными (постоянными) спектральными плотностями показано, что если ширина спектра сигнала много больше ширины спектра шума, то выходное отношение сигнал-шум уменьшается на 1 дБ. Если же ширина спектра шума много больше ширины спектра сигнала, то потери в отношении сигнал-шум составляют 0,6 дБ. При этом наименьшее 8* 227 подавление помех имеет место, когда полоса сигнала и шума одинаковы, хотя с практической точки зрения изменение подавления незначительное. В работе 1791 приведены результаты экспериментальных исследований прохождения ШПС, шума и помех через ИПО. На рис. 12.4,а приведены зависимости вероятности ошибки от отношения сигнал-шум на входе р',к для ШПС с базой В=120 и разным уровнем ограничения.
Рассчитанная вероятность ошибки Р,, когда ограничителя нет, представлена на рис. 12.4 кривой 1. Экспериментально полученная Р, без ограничения представлема кривой 5 та 7а 2б777а га 77 га/а, ад 7а' 7а' м' аам 7а' аа' 7а ~ аа7а' л7а' 7 бе Рис.
!2.4. Зависимость вероятности ошибки при приеме ШПС 2. Экспериментальные результаты показывают ухудшение Р, (эквивалентно уменьшению отношения сигнал-шум на выходе согласованного фильтра приблизительно на 0,8 дБ). Это ухудшение вызвано потерями из-за рассогласования аппаратуры и ошибками измерения. Кривые 3 и 4 получены для Ро прн ограничении смеси сигнала и шума для уровней ограничения соответственно — 20 и — 35 дБ относительно среднеквадратичного значения шума. На рис. 12.4,6 приведены аналогичные кривые 1, 2, 3 и 4, но для ФМ сигнала с базой В= 13 (сигнал Баркера).
Экспериментально полученные результаты показывают незначительное уменьшение вероятности ошибки при ограничении для различных сложных сигналов. Как следует из рнс. 12.4, имеет место хорошее совпадение теоретических результатов (12.3), (12.7) с экспериментальным, по- сколькУ дла обоих слУчаев Раек((1. При применении ИПО надо решить ряд задач, связанных с влиянием его на прием ШПС в присутствии помех и шумов. К ним относится влияние эффекта ограничения прн воздействии на вход приемника сигнала и флюктуационного шума, двух сигналов (полезного и мешающего) и шума, системы сигналов равной интенсивности или нескольких сигналов, имеющих большую мощность.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
