Комягин Р.В., Сенин А.И. Исследование помехоустойчивости радиосистем передачи информации (1151924), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

При m >> 1 они обеспечиваютпрактически одинаковую помехоустойчивость и являются наилучшими. В то же время ихполосы частот по сравнению с двоичными противоположными сигналами шире,соответственно, в m/log2 m, m/(2log2 m) и (m – 1)/log2 m раз при той же скорости передачиинформации.К другому классу принадлежат сигналы, для которых с увеличением объемаансамбля т расстояние между сигналами уменьшается (снижается энергетическаяэффективность), а полоса частот, занимаемая сигналами, не увеличивается (повышаетсячастотная эффективность). К этому классу относятся АФМ-сигналы. Очевидно, чтоприменение АФМ-сигналов требует обеспечения линейности и стабильности параметровприемопередающего тракта.Помехоустойчивость приема дискретных сообщенийв каналах с замираниямиВ реальных радиоканалах действуют аддитивные помехи, порождаемые внешнимиисточниками, по своим свойствам отличающиеся от модели гауссовского белого шума, атакже случайные искажения сигнала.

Виды помех и искажений весьма разнообразны, иучесть все их при проектировании СПИ не представляется возможным. Однако длякаждого диапазона частот можно указать наиболее характерные ситуации, составитьматематическую модель канала и провести оптимизацию параметров сигналов иалгоритмов их обработки.Ниже рассматривается канал с белым шумом и общими замираниями, которыепроявляются в изменении уровня сигнала на входе приемника.

Если скорость изменениякоэффициента передачи канала μ мала по сравнению со скоростью передачи посылок, тоза время длительности посылки условия приема сигнала практически не меняются и12решающая схема, оптимальная для канала с постоянными параметрами, сохраняет своюоптимальность и в данном случае. Однако достоверность принимаемых символов будетменяться во времени в зависимости от μ. Поэтому можно ввести условную вероятностьошибки Poш(μ). Учитывая, что коэффициент μ принимает случайные значения, качествопередачи информации можно задавать средней вероятностью ошибки Pош () инадежностью по помехоустойчивости Р(Pош(μ) ≤ Pдоп), характеризующей вероятностьнепревышения Pош(μ) допустимого значения Pдоп.Оценим, как влияют общие замирания на помехоустойчивость и надежность длядвоичной СПИ.

Вероятность ошибки при приеме информации является функциейотношения h2 = E/N0 и коэффициента взаимной корреляции сигналов: Poш = (h2; r1,2).Вид функции (h2; r1,2) определяется способом обработки сигналов (когерентная,некогерентная). Среднюю вероятность ошибки при медленных общих замираниях можнооценить, усредняя Pош(μ) по закону распределения w(μ) либо по закону w(h):00Pош     Pош  h    Pош    w    d    Pош  h  w  h  dh.Тогда для канала с рэлеевскими замираниями при некогерентном приемеортогональных сигналов с активной паузой h2  h 2  2h11Pош  h    exp    2 exp   2  dh ,222  hср 2  hср0 hср 222) hср; ср— средний квадрат коэффициентагде hср2 — среднее значение h2 = ( 2 / српередачи.Сравнивая формулы вероятности ошибки в каналах с замираниями и беззамираний, видим, что для получения одинаковой вероятности ошибки, например 10–4,необходимо увеличить мощность сигнала в канале с замираниями в 600 раз.

Заметим, чтопоскольку зависимость вероятности ошибки от параметра h2 — монотонно убывающаяфункция экспоненциального характера, то любые флуктуации h относительно среднегозначения hcp приведут к увеличению вероятности ошибки независимо от видараспределения w(h), т. е. Pош (h)  Poш(hcp).Вероятность ошибки Pош (h) недостаточно полно характеризует качество приема,особенно при передаче сообщений, длительность которых соизмерима с интерваломкорреляции замираний. В этом случае вероятность правильного приема сообщений вразличных сеансах будет разной. В такой ситуации часто пользуются понятиемнадежности по помехоустойчивости Р(Pош ≤ Pдоп).

Если известны характер замиранийw(h), способ приема (функциональная связь между Pош и h) и значение Pдоп, то можнозаписатьP ( Pîø  Päîï )  P (h  häîï )  w(h)dhhäîïДля канала с рэлеевскими замираниями h2  h2 2hdh  exp  äîï exp 2  hñð2  h2 ñð häîï h ñðУчитывая, что при некогерентном приеме двоичных символов Pдоп = 0,5ехр(–h2доп/2), получаемP ( Pîø  Päîï ) P ( Pîø  Päîï )  2 Päîï  ñðПри низкой достоверности и надежности принимаемой информации в канале сзамираниями требуются специальные меры для их повышения.

Увеличение мощностипередатчика неэффективно.2 / h213Для повышения помехоустойчивости РСПИ в канале с медленными замираниямиприменяют кодирование, разнесенный прием и передачу с переменной скоростью.ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИЭкспериментальная установка состоит из персонального компьютера, принтера ипрограммного обеспечения.Исследование характеристик системы передачи дискретной информации (СППИ)проводится путем математического моделирования устройств формирования и обработкисигналов, а также непрерывного какала связи (НКС).Непрерывный канал связи в общем виде содержит элементы, вносящие частотныеи нелинейные искажения, аддитивный шум и мультипликационную помеху.

На входеканала формируется полезный сигнал в соответствии с выбранным видом модуляции.Демодулятор представляет собой оптимальный приемник, содержащий mкорреляторов и схему выбора максимума. Программное обеспечение позволяет получитьвременное представление сигналов в различных точках канала и демодулятора.ОПИСАНИЕ ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОГО ИНТЕРФЕЙСАПрограмма позволяет строить графики для различных видов ФМ и ММС. Подграфиками подразумеваются: временной вид сигнала, вероятностные характеристики,виды сигнала после перемножителя и интегратора при наличии помех и искажений вканале.Для получения необходимой информации следует в опции главного меню"Модуляция" выбрать требующийся вид модуляции, в опции "Виды ПКС" — нужнуюпомеху, а и опции "Синхронизации" — наличие расстройки опорного сигнала или ееотсутствие (если нужно ввести нужную информацию).

Затем в опции "Принятый сигнал",выбратьнеобходимоерадиотехническоезвено(Корреляционныйприемник,Ограничитель, Фильтр, Фильтр + Ограничитель) и в этой опции выбрать виднеобходимого графика (Вид сигнала, Р ОШ (Е/No, Схема). Радиотехнические звенья,вынесенные в названия опций, являются "довеском" к схеме корреляционного приемника.Для получении комбинаций "Фильтр + Ограничитель" либо "Ограничитель + Фильтр"пользуйтесь в опциях "Принятый сигнал", "Фильтр", "Ограничитель" соответствующимпереключением.По умолчанию выбраны следующие параметры: "2-ФМ" (двукратная ФМ), "Белыйшум", "Когерентный прием".

Выбрав соответствующий пункт во "всплывающем" менюнад соответствующим графиком, можно либо сохранить график в графическом формате,либо скопировать его в буфер обмена или стереть с экрана. Для представления Р ОШможно выбрать точечный формат графика.

Для каждого типа графика задан свой цвет. Егоможно изменять по своему усмотрению в программе "ComboВох". Следует иметь в виду,что повторный выбор пункта "Вид сигнала" при заданных параметрах приведет кпостроению графика с возросшими значениями некоторых данных (например, дисперсиибелого шума, фазы гармонической помехи). Если же нужно построить график для другихпараметров, следует предварительно нажать кнопку "Clear"! При любых сомнениях вадекватности изображаемой информации следует выйти из программы и заново загрузитьее.ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ1. Запустить программу Paint, запустить программу моделирования и развернуть еерабочее окно на весь экран.142. Установить следующие параметры моделирования: опция "Виды НКС" - "Белыйшум"; опция "Синхронизация" -"Когерентный прием". В опции "Модуляция" выбратьсигнал "2-ФМ "3.

Включить отображение графиков различными цветами и выбрать цвет "ВLАСК".Нажать клавишу F2 (или выбрать опцию "Принятый сигнал" - "Корреляционныйприемник" - "Кривая Р ОШ (С/Ш)"), программа построит график вероятности ошибки прибелом шуме.4. Выбрать цвет графика "RED" и установить "Виды НКС" - "Гармоническаяпомеха" - "По умолчанию". Нажать клавишу F2, программа построит график вероятностиошибки при гармонической помехе.5.

Выбрать цвет графика, "BLUE" и установить "Виды НКС" - "Рэлеевскиезамирания" - "Автошаг". Нажать клавишу F2, программа построит график вероятностиошибки при рэлеевских замираниях.6. Щелкнув правой кнопкой мыши на изображении графиков, выбрать впоявившемся мелю пункт "Копировать". Перейти в программу Paint. В опции меню"Правка". выбрать пункт "Вставить". Сохранить файл с изображением графиковвероятности ошибки для сигнала с двукратной ФМ в директории D:\ТЕМР с каким-либоуникальным именем в формате 16 цветов ВМР (например, EROR_2_ВМР).7. Перейти в программу моделирования и щелкнув правой кнопкой мыши хаизображении графиков, выбрать в появившемся меню пункт "Очистить".8. Провести исследование СПДИ для сигналов "4-ФМ", "4-ФМ со сдвигом", "8ФМ", "АФМ 8-кратная", "1б-ФМ","АФМ 16-кратная", "Частотная с ММС" всоответствии с пунктами 1.2 - 1.7.9.

Перейти в программу Paint и распечатать полученные графики.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ1. Сформулируйте задачу различения m сигналов.2. Поясните алгоритм работы оптимального демодулятора m детерминированныхсигналов при когерентном и некогерентном методах приема.3. Как найти вероятность ошибки в двоичных РСПИ?4. Как найти вероятность ошибки в многопозиционных РСПИ?5. Сравните помехоустойчивость двоичных и многопозиционных РСПИ.6. Изобразите структурные схемы оптимальных различителей сигналов ФМ-2, ФМ-4,ФМ-8.7. Изобразите структурные схемы оптимальных различителей сигналов ЧМ, АМ,ОФМ при некогерентном приеме.ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕОпределите среднюю вероятность ошибки ФМ сигналов при когерентном приеме вусловиях рэлеевских замираний.ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУОтчет о работе должен содержать:1.Ответы на контрольные вопросы.2.Решение домашнего задания.3.

Экспериментальные графики с пояснениями.СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ1. Информационные технологии в радиотехнических системах: учеб. пособие / подред. И.Б. Федорова. – Изд. 3-е перераб. и доп. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011.– 846с..

Характеристики

Список файлов лабораторной работы