Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами (1985) (1151877), страница 71
Текст из файла (страница 71)
2.5) состоит нз перемножителя (Х), генератора опорного ШПС (Г) и интегратора ( ) ). На выходе перемножителя напряжение равно произведению лох(1)и(1), где йз — постоянная. На выходе коррелятора (на выходе интегратора) в момент окончания ШПС напряжение т о, = й, ) х (1) и (1) й. (20.3) о Таким образом и согласованный фильтр, и коррелятор в момент окончания ШПС имеют на своих выходах одно и то же напряжение, причем в этот момент отношение сигнал-шум на выходе обоих устройств максимально.
Это обусловливает их эквивалентность с точки зрения оптимального приема ШПС. В отличие от согласованного фильтра параметры коррелятора изменяются во времени, так как режим работы перемножителя определяется опорным ШПС и(1), а режим работы интегратора — началом (в момент (=0) и окончанием (в момент1=Т) интегрирования. Поэтому коррелятор является фильтром с переменными па-. раметрами.
Такие фильтры называются также активными фильтрами. Согласованный фильтр или коррелятор является устройством фильтрации (выделения) сигнала из шумов и помех. Для выделения информации необходимо в момент окончания сигнала принимать решение, какой информационный символ был ~послан. Для этого напряжение с выхода согласованного фильтра (или с выхода коррелятора) подается на решающее устройство, которое с частотой, равной скорости передачи информации, производит отсчет в моменты окончания сигналов и принимает решения. Поэтому в' системе связи при любом оптимальном фильтре (согласованном фильтре или корреляторе) необходимо иметь информацию о задержке ШПС. Измерение задержки и ввод ее значения в оптимальный фильтр осуществляется синхронизатором. В подвижных системах связи необходимо иметь также информацию о доплеровском сдвиге частоты, что также обеспечивается синхронизатором.
зз1 Рие. 20.1. Квазиозтималь ны» прнемник Кроме того, в процессе приема задержка и частота ШПС могут флюктуировать. Поэтому необходимо обеспечивать слежение за этими параметрами в процессе приема. Приемник, в котором производится измерение параметров ШПС н нопользование измеренных значений при выделении информации, называется квазиопти- мальным. На рис. 20.1 приведена схема мед г н квазиоптимального приемника.
Он состолш з «ит из оптимального фильтра (ОФ), сннвэ ы хронизатора (С) и решающего устройства (РУ): в качестве ОФ используется либо согласованный фильтр, либо коррелятор (илн набор согласованных фильтров илн набор корреляторов); С измеряет параметры ШПС (время задержки т, доплеровскую частоту Я) и вводит измеренные параметры (т~, Я~) в оптимальный фильтр и в решающее устройство; РУ выдает решение о том, какой информационный символ был передан.
Общие принципы измерения времени задержки и частоты были приведены в третьем разделе. При измерении времени задержки в ШСС имеют место следующие особенности. Во-первых, при передаче информации сигналы следуют непрерывно друг за другом в течение длительного интервала времени. В результате при измерении времени задержки по последовательности сигналов, переносящих информацию в СПИ, необходимо учитывать влияние боковых пиков АКФ и ВКФ на характеристики измерения времени задержки. Во-вторых, при передаче информации на вход приемника поступает случайная последовательность сигналов, образующих алфавит источника. Так как сигналы, переносящие информацию, следуют непрерывно друг за другом с периодом, равным длительности сигналов Т, то сумма откликов всех согласованных фильтров будет содержать центральные пики АКФ всех сигналов, следующих с тем же периодом Т.
Поэтому для измерения времени задержки необходимо объединять (суммировать) отклики всех согласованных фильтров. При этом в промежутках между центральными пиками соседних АКФ будут суммироваться боковые пики АКФ и ВКФ на выходах всех согласованных фильтров, что увеличивает время измерения задержки. При корреляционном методе приема кваз~иоптимальный приемник должен иметь устройство поиска сигналов по времени задержки. В соответствии с принятым алгоритмом приемник перестраивает генераторы опорных сигналов, чтобы задержка опорных сигналов совпала с задержкой принимаемых сигналов.
Необходимость в блоке поиска определяется неинвариантностью корреляторов относительно времени задержки. Отметим, что, используя основные цоложення теории измерения параметров сигналов н теории передачи сообщений, можно составить схемы квазиоптнмальных приемников как когерентного, так и некогерентного методов приема сигналов. Однако при этом остает- ззз 20.3. Основы формирования ППХС Формирователи ШПС с большими базами (В)) 1), где база (1 1), являются активными устройствами, т.
е. генераторами ШПС. На рис. 20.2 изображена в общем виде схема формирователя одиночного ШПС. Он состоит из генератора тактовых импульсов (ГТИ) и генератора ШПС (ГШПС), ГТИ запускает ГШПС тактовыми импульсами с частотой Гт=ЦГ. Основная проблема, возникающая при создании генераторов ШПС вЂ” максимальное уменьшение памяти, которое необходимо для формирования ШПС. Максимальная память равна базе ШПС. Некоторые ШПС, основанные на рекуррентных методах формирования (например, А4-последовательности и подобные им псев- Н ВШШВС Выход и ГИ Г х' Выхад асти (гшла)- «00 Рнс. 20.3 Автомат-формнрователь ШПС ззз Рнс. 20.2.
Формнрователь ШПС ся неясным, насколько оптимален в целом весь квазиоптимальный приемник. Это особенно важно знать при совместном измерении нескольких параметров по принятому сообщению, например, задержки и доплеровского сдвига по частоте. Для решения поставленного вопроса необходимо использовать методы статистической радиотехники с учетом характера изменения передаваемых сообщений и измеряемых параметров.
Поскольку измеряемые параметры входят нелинейно в принятые сигналы, то теория приема сигналов в этих условиях получила название теории нелинейной фильтрации. Именно эта теория позволяет определить структуру квазиоптимального приемника при измерении нескольких случайных параметров, характер изменения которых определяется некоторыми стохастическими дифференциальными уравнениями. Наибольшее значение она имеет при определении структуры квазноптимального приемника для приема сигналов с неизвестным временем задержки и неизвестным доплеровоким сдвигом по частоте. При этом квазиоптимальный приемник (см. рис. 20.1) содержит синхронизатор, который обеспечивает поиск ШПС и измерение его параметров. Теория нелинейной фильтрации и методы синтеза кваэиоптимальных приемников ШСС изложены в ряде книг (см., например, [73, 75, 103, 104] и др.). Независимо от сложности в любом случае квазиоптимальный приемник содержит согласованный фильтр или коррелятор, или их комбинации.
И согласованный фильтр, и коррелятор в соответствии с (20.1), (20.3) являются линейными устройствами. По этой причине согласованные фильтры иногда называют линейными согласованными фильтрами, чтобы отличить их от дискретных согласованных фильтров, которые также будут рассмотрены в дальнейшем. дослучайные последовательности), ~позволяют формировать ШПС с помощью устройств, память которых В„=1опэВ. Например, при В=1024 достаточно иметь регистр сдвига с числом разрядов (памятью) В,=10. К сожалению, в настоящее время известно малое число последовательностей, которые позволяют иметь формирователи с памятью, близкой к значению В и обладают хорошими корреляционными свойствами.
Еще более остро эта проблема — создание формирователей с малой памятью — стоит при разработке многоадресных ШСС со сменой ШПС. Для таких ШСС необходимо иметь автоматы-формирователи ШПС (рис. 20.3), которые в общем случае состоят из номеронабирателя (Н) и собственно автомата-формирователя ШПС (АФШПС). Например, если объем системы сигналов Ь=Вэ, то максимальная память.
АФШПС составит ВА=Вз. Например, если В=10~, а каждый элемент памяти потребляет 1 мкВт, то общее потребление автомата составит 1 'МВт, что, безусловно, недопустимо. Проблема создания систем ШПС,,позволяющих иметь автоматы, экономичные и по памяти, и по потреблению энергии, до настоящего времени не решена. 20.4. Критерии качества формироваиии и обработки ШПС Надежность приема информации в ШСС определяется как качеством работы информационного канала (согласованный фильтр или коррелятор), так и качеством работы измерительного канала (синхронизатор). Качество работы информационного канала определяется отношением сигнал-помеха на входе решающего устройства (20.4) где Р, — мощность ШПС, У вЂ” спектральная плотность помехи. Качество работы синхронизатора характеризуется вероятностью правильного обнаружения — измерения ШПС Р, „при заданной вероятности ложных тревог Р .~.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
