Ипатов В. Широкополосные системы и кодовое разделение сигналов (2007) (1151883), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Хотя МОИ проявляет себя в искажениях начальной части битового импульса, болыпая часть последнего испытывает плоские замирания. Последняя осциллограмма представляет пять наложенных реализаций отклика согласованного фильтра на результирующий сигнал в присутствии шума. Разрушительные последствия многолучевости очевидны: надежные решения о переданных битах вряд ли возможны. И' с й о л 0 ш й 5 с О с -2 Р у о 3.7.
л ~ р р Я.~кя !4$) й Б о л 0 ш о Е 4 К - -2 с В 0 21 1 0 ы с о Я л -1 о ~~( )46 Глава Ж Преемуизесгпва гаирокополосиои передачи В противовес этому колонка (б) соответствует передаче,при которой значение бита управляет полярностью широкополосного сигнала, в частности, кода Баркера длины Аг = 13 (см. з бА). Верхняя осциллограмма демонстрирует серию из трех подобных импульсов, манипулированных прежней последовательностью битов.
На второй представлен результирующий сигнал на выходе канала в отсутствие шума. Самый нижний рисунок отвечает отклику согласованного фильтра на результирующий сигнал, искаженный белым шумом того же уровня, что и для левой колонки. Три характерных пика, приходящихся на каждый переданный бит, пригодны для восстановления данных с высокой степенью надежности. Полагая модель канала заранее известной, можно осуществить взятие отсчетов в известные моменты максимума каждой многолучевой компоненты сигнала на выходе согласованного фильтра. Как видно из рисунка, правильно выбранный широкополосный сигнал для передачи бита данных обеспечивает разрешение всех многолучевых реплик на выходе фильтра без взаимного искажения. Затем три отсчета могут быть оптимально скомбинированы, т. е. взвешены пропорционально своим амплитудам и просуммированы с учетом полярности второй и третьей компонент.
В устройстве, реализующем такое комбинирование и представленном на рис. 3.21, отводы линии задержки выбраны из условия совмещения во времени трех многолучевых пиков на выходе фильтра. После этого производится оптимальное комбинирование отсчетов: третья компонента без задержки с весом — Аз = — 0,9 и вторая, задержанная на величину гз — гз, с весом — Ае —— — 0,8 складываются с первой, задержанной на тз — те. В результате полу- р раз,чем для сигнала первого луча. С согласованного К блоку ъ решении при ке еер Рис.
3.21. Комбинирование для канала рнс. 3.20 Выигрыш в отношении сигнал — шум наглядно виден из рис. 3.22, на котором верхняя осциллограмма повторяет выход согласованного фильтра рис. 3.20, б, а нижняя соответствует выходу сумматора. Для решения о значениях переданных битов (демодуляции) нужно лишь брать отсчеты с выхода сумматора в моменты времени те + Т, тз + 2Т, ... и фиксировать их полярность. Принцип многолучевого разнесения был предложен Прайсом и Грином в 1958 г.
С тех пор этот метод широко известен под названием КАКЕ (еграблик), поскольку пики иа выходе согласованного фильтра (см. рис. 3.20 3.7. и г у и Я.$ке 147)) и 3.22) напоминают в некоторой степени зубцы этого популярного садо- вого инструмента. 1,О Е О.5 Б ,", о,о о х ,ло — 0,5 -1,О 1,5 2,0 2,5 цг 0,5 1,0 и Ф о о и о х а~ 0 1,0 1,5 2,0 2,5 0'Т 0,5 Рнс.
3.22. Сигналы на выходах согласованного фильтра и сумматора В реальных системах можно встретить разнообразные варианты аппаратной реализации алгоритма ВАКЕ. Одна из них предполагает использование пл параллельных корреляторов вместо согласованного фильтра, где пл определяется числом зубцов, т. е. используемых ветвей разнесения. Эта структура наиболее практична в случае, когда задержки многолучевых сигналов точно измерены и могут полагаться известными. Коррелятор с опорным сигналом, задержанным на величину т, выдает значение, равное отсчету на выходе согласованного фильтра в момент Т+ т.
Тогда, учитывая, что для решения необходимы только отсчеты в моменты Т+ т;, 1 = 1, 2,..., пл, в качестве опорных сигналов корреляторов можно использовать пл задержанных копий исходного сигнала, а затем осуществить необходимое комбинирование выходных значений корреляторов.
Преимуществом подобной структуры относительно схемы с согласованным фильтром следует считать то, что для сложного закона модуляции широкополосного сигнала построение коррелятора нередко проще, чем согласованного фильтра, поскольку, в отличие от последнего, первый вычисляет единственное значение корреляции (см. 5 2.11). При комбинировании по максимуму отношения сигнал — шум КАКЕ-приемник на основе корреля- ~~( 148 Глава Я. Преп>«рщества широкополосной передачи торов можно построить как показано на рис. 3.23 (при обработке на видеочастоте).
Чтобы подчеркнуть практическую роль В.АКЕ-технологии достаточно сослаться на стандарты сотовой связи 2-го (сошаОпе) и 3-го (Ъ'СОМА, сс)ша2000) поколений, включающих ее в качестве составной части. Рнс. 3.23. Корреляционный КАКЕ-приемник л„«яра„)50-«.,) Задачи Общие указания> если форма спектра сигнала и/нли помехи не оговорена, считайте ее прямоугольной; термин «согласовзнный фильтр> используется для обозначения фильтра, согласованного с сигналом на фоне АБГШ; в случае заградительной помехи считайте уровень АБГШ пренебрежнмым. 3.1. От системы требуется обеспечить максимально возможное отношение мощности полезного сигнала к общей мощности АБГШ и помехи. На входе присутствует узкополосная помеха. Какая из двух стратегий является лучшей: игнорирование помехи или использование режекторного фильтра, если а) мощность помехи равна мощности АБГШ в пределах полосы сигнала, а ширина спектра помехи вдвое меньше полосы сигнала; б) мощность помехи на 6 дБ меньше мошности АБГШ в полосе сигнала, а ширина спектра помехи составляет четвертую часть полосы сигнала; Зд 1Д9 в) мощность помехи на 3 дБ больше мощности АБГШ в полосе сигнала, а ширина спектра помехи составляет четвертую часть полосы сигнала.
3.2. Спектры сигнала и узкополосной помехи представлены на рис. 3.24. Какая центральная частота помехи является наиболее опасной в случаях, когда приемник игнорирует помеху и когда использует режекторный фильтр? й ~о ~г Рнс. 3.24. Спектры сигнала и помехи З.З. В некоторой системе отношение сигнал — (шум+помеха) по мощности на выходе согласованного фильтра проигрывает в 101 раз отношению сигнал — шум по мощности, тогда как система может сохранить свою работоспособность только при отношении сигнал — ( шум+помеха), в два раза меньшем отношения сигнал — шум. Что следует изменить в сигнале при постоянстве отношения сигнал -шум по мощности, если: а) разрешено использовать только простые сигналы? б) пиковая мощность сигнала не может быть увеличена (какнм выигры- шем от обработки должен обладать сигнал в этом случае)? 3.4.
В некоторой системе режекторный фильтр нейтрализует узкополосную помеху. В результате отношение сигнал — шум на выходе согласованного фильтра уменьшается на 3 дБ. а) Что следует сделать с длительностью и амплитудой простого сигнала, если допустимым считается уменьшение отношения сигнзл-шум по мощности только на два процента (в отсутствие режекторного фильтра его значение фиксировано)? б) Возможно ли добиться ухудшения отношения сигнал — шум ниже двух процентов без увеличения мощности сигнала? Если да, то каким выигрышем от обработки должен обладать сигнал? 3.5.
Система может работать с отношением сигнал — шум не менее 10 дБ. В результате воздействия заградительной помехи отношение сигнал- шум упало до — 3 дБ. Какие параметры сигнала могут быть изменены для нейтрализапии действия помехи, если: а) Разрешено использовать только простые сигналы фиксированной энергии? б) Могут быть использованы только простые сигналы одной и той же пиковой мощности? (~50 Глава 3. Лреииушсства широкополосной передачи в) Фиксированы только пиковая мощность и энергия сигнала? г) Фиксирована только пиковая мощность сигнала, а его полоса может быть увеличена только в 10 разУ Найдите выигрыш от обработки для случаев (в) и (г).
В борьбе с постановщиком заградительной помехи система увеличила длительность сигнала в 4 раза с одновременным уменьшением мощности вдвое и расширением полосы в 50 раз. Постановщик помехи способен увеличить свою мощность не более чем на 13 дБ. Какая из сторон выигрывает? 3.6.
Спектр сигнала занимает два раздельных поддиапазона одинаковой ширины И'. Полная энергия сигнала распределена между ними в пропорции 9: 16. На приемной стороне два согласованных фильтра осуществляют обработку каждого из поддиапззонов, а их выходы комбинируются оптимально, чтобы максимизировать результирующее отношение сигнал — шум. На систему воздействует заградительная помеха. Какое распределение ее мощности между поддиапазонами сигнала причинит системе наибольший вред? Отношение сигнал — шум на выходе согласованного фильтра защищаемой системы равно 14 дБ. Сигнал имеет выигрыш от обработки И~Т = 400. Найти: 3.8.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
