Пестряков Б.В. Шумоподобные сигналы в системах передачи информации (1973) (1151884), страница 38

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 38)

Основные вопросы реализации оптимальных схем Выше были получены теоретические схемы оптимальной обработки, использующие корреляторы и согласованные фильтры. При практической реализации этих схем возникает ряд проблем технического и инженерного характера и наблюдается ухудшение результатов обработки по сравнению с получающимися для оптимальных теоретических схем. Устройство оптимальной обработки шумоподобных сигналов (УОО) должно быть по своим входным и выходным параметрам согласовано с остальными частями приемного устройства, а именно: со схемой предварительного усиления и селекции сигналов (ПУС) (приемником), устройством вторичной обработки информации (УВО), устройствами поиска и синхронизации (УПС) и другими дополнительными устройствами (см.

рис. 2.!.1). Согласование устройства вторичной обработки информации с устройством оптимальной обработки требует того, чтобы вторичные сигналы — видеоимпульсы на выходе последнего, символизирующие принятие соответствующей гипотезы, имели нормированную амплитуду, длительность и форму. Выполнение этих требований при реальных скоростях передачи информации с использованием ШПС обычно не представляет особых трудностей.. Взаимосвязь между устройством оптимальной обработки и приемником требует решения более сложного комплекса вопросов.

Смесь сигнала и шума, поступающая на УОО с приемниника, должна иметь достаточно большую амплитуду, так как, как будет показано ниже, нежелательно реализовывать схему оптимальной обработки с большим коэффициентом усиления. Проще задачу усиления решать в приемнике. Сигнал или смесь сигнала и шума, поступающие на УОО, должны иметь нормированный уровень, в то время как в реальных условиях уровень сигнала и шума на входе приемника изменяется в очень широких пределах, поэтому в приемнике необходимо использование АРУ или ограничителей амплитуды. Если отношение сигнал!помеха в полосе частот сигнала значительно меньше единицы, что характерно для ШПС, то можно считать, что 188 АРУ поддерживает постоянным уровень помех, а уровень сигнала остается случайным„изменяющимся в широких пределах.

Чем больше база сигнала, тем, очевидно, больше возможные пределы этого изменения, т. е. тем выше требования, предъявляемые к динамическому диапазону каскадов приемника и входных каскадов устройства оптимальной обработки. При хорошей работе АРУ увеличение уровня слабого сигнала на входе приводит примерно к пропорциональному увеличению уровня сигнала, подаваемого на УОО н наблюдаемого на выходе коррелятора или фильтра. При значительном увеличении уровня сигнала АРУ начинает срабатывать от него, и дальнейшее его изменение на входе УОО прекращается ~2.31. Сигнал, поступающий на УОО, должен иметь определенную промежуточную частоту, удобную для реализации коррелятора или согласованного фильтра.

При этом первоначальную неопределенность по частоте сигнала лучше устранять в приемнике, перестраивая гетеродин, так как иначе полоса УПЧ должна быть шире полосы спектра сигнала на величину возможной неопределенности по частоте, что приводит к увеличению мощности помех, которое хотя и не влияет на процедуру обработки, но требует увеличения динамического диапазона каскадов. Вопросы сопряжения устройства оптимальной обработки с дополнительными схемами и устройствами сложно рассмотреть в общем виде, так как они существенно различаются для корреляционных схем и схем с согласованными фильтрами, поэтому ниже эти вопросы будут рассмотрены на конкретных примерах. Сложные инженерные вопросы возникают и при реализации самой схемы оптимальной обработки, они относятся к реализации отдельных функциональных устройств и каскадов, необходимость применения которых вытекает из теоретических схем, и к сопряжению (связи) этих устройств между собой.

Все функциональные устройства и каскады, входящие в схему оптимальной обработки, имеют параметры и характеристики, отличающиеся от идеальных Это определяется рядом причин. Во-первых, многие функции, возлагаемые на отдельные реальные функциональные устройства алгоритмом оптимальной обработки, не могут быть выполнены ими идеально по их принципу действия, например интегрирование ЯС-цепью, суммирование на резисторах и т.

д. Во-вторых; все каскады и устройства, кроме требующихся параметров, определяющих их функционирование в схеме, имеют также паразитные параметры, например затухание и отражения в линиях задержки, паразитные составляющие на выходе перемножителей и т. д. В соответствующих разделах данной главы будут рассмотрены вопросы реализации некоторых основных функциональных устройств, характерных для корреляционных и фильтровых схем, и показано влияние неидеального выполнения возлагаемых на них функций и влияние их паразитных параметров на ухудшение достоверности приема информации.

В-третьих, отклонения реальных характеристик каскадов н устройств от идеальных вызваны тем, что элементы, входящие в каскады, гвэ узлы и устройства, имеют первоначальные отклонения параметров, неизбежные в процессе их изготовления, а также отклонения, возникающие под влиянием дестабилизирующих воздействий: температуры, влажности, времени и т. д. Эти непдеальности также приводят к потерям при приеме. Для анализа этих влияний могут быть использованы методы вероятностно-статистической теории радиоаппаратуры. Ниже будут приведены эти методы, являющиеся общими для анализа всех функциональных устройств, входящих в УОО, и даны примеры их использования для количественной оценки влияния не- идеальностей, обусловленных неточностью и нестабильностью элементов, на отклонения параметров устройств и на потери.

Очевидно, что количественные оценки отклонений выходных параметров устройств существенно зависят от качества элементов и от внешних условий, в которых осуществляется эксплуатация аппаратуры. Возможно большое число комбинаций реализации схем с использованием элементов с разной точностью и стабильностью при различном диапазоне изменения температуры, влажности и т. д. с разным временем действия и с различным количеством регулировочных органов. Для того чтобы иметь возможность хотя бы в первом приближении сделать количественные выводы о характеристиках реальных устройств, по-видимому, целесообразно выделить типичные варианты или группы РЭА, отличающиеся характеристиками элементов и условиями функционирования, К первой группе, которую назовем <грубая» РЭА, отнесем схемы, изготовленные нз массовых элементов с минимумом производственных регулировок, работающие в условиях больших изменений температуры ( — 60 —: +60' С) и других дестабилизирующих факторов длительное время (! — 10 тыс.

ч). Очевидно, что результаты, получающиеся при предположении такой реализации и эксплуатации, можно рассматривать как оценку по максимуму отрицательных последствий, поэтому такой случай представляет определенный практический интерес. Ко второй группе, которую назовем «точная>РЭА, отнесем схемы, изготовленные или из массовых деталей, но работающие в условиях микроклимата (термостатирование, герметизация, работа в лабораторных условиях), или из высокоточных и стабильных элементов, но работающие в условиях интенсивного воздействия дестабилизирующих факторов. Предполагается также, что аппаратура, относящаяся к этой группе, подвергается первоначальной и периодической (через 100— 1000 ч) эксплуатационной регулировке.

К третьей группе, которую назовем «высокоточная» РЭА, отнесем высокоточную аппаратуру, имеющую встроенный автоматический контроль или обслуживаемую специальным квалифицированным персоналом, в которой регулировка, настройка и калибровка осуществляются непосредственно перед сеансом связи или в процессе ее функционирования. Очевидно, что точность изготовления и нестабильность элементов в этом случае не играют существенной роли, и потери при приеме информации будут определяться в основном неидеальностью 190 выполнения функций п паразитнымп параметрами функциональных устройств. Потери при приеме информации, которые имеют место при работе реальной системы связи и которые обусловлены перечисленными не- идеальностями реализации, удобно характеризовать потерями достоверности и потерями энергии.

Потерями достоверности $,ш будем называть отношение вероятности ошибок в реальной схеме Р, р к вероятности ошибок в теоретической схеме Р, , при одинаковом отношении Е,(М„ для обеих схем, т. е. (6.1.1) Потерями энергии $в будем называть отношение энергии сигнала к спектральной плотности помех на входе реальной схемы Е, р/У„, при котором получается та же достоверность, что и в теоретической схеме, когда на ее входе это отношение равно Е,,/У„: $в = Е,~~Е,0) 1, (6.1.

2) В других главах Р, , и Е,, обозначались Р, и Е„ так как не было надобности в дополнительных индексах. . Часто удобно пользоваться обратными величинами 1(з, и 1Яв. В большинстве случаев наиболее удобной и показательной характеристикой потерь являются потери энергии. Они могут определяться неидеальностью одного или нескольких параметров отдельных функциональных устройств либо устройства оптимальной обработки сигнала в целом, т. е. ~,(Е,,Е„..., Е„) =~(Ем Ез, ..., Е„). (6.1.З) При вычислении потерь, вызванных неидеальностью выполнения функций и паразитными параметрами, потери могут рассматриваться как детерминированные величины.

Характеристики

Список файлов книги