22 Критерий качества, отношение сигнал-шум
Любой,
кто изучал аналоговую связь, знаком с
критерием качества, именуемым отношением
средней мощности сигнала к средней
мощности шума (S/N
или SNR).
В цифровой связи в качестве
критерия качества чаще используется
нормированная версия SNR,
.
—
это энергия
бита, и ее можно описать как мощность
сигнала S,
умноженную
на время передачи
бита
.
—
это
спектральная плотность мощности шума,
и ее можно выразить как мощность шума
N,
деленную
на ширину полосы W.
Поскольку
время передачи бита и скорость
передачи битов
взаимно
обратим,
можно
заменить на
Еще
одним параметром, часто используемым
в цифровой связи, является скорость
передачи данных в битах в секунду. В
целях упрощения выражений, встречающихся
в книге, для представления скорости
передачи битов вместо записи
будем
писать просто R.
С
учетом сказанного перепишем, выражение
(3.29) так, чтобы было явно видно, что
отношение
представляет
собой отношение S/N,
нормированное
на ширину полосы и скорость передачи
битов:
23. Мягкое и жесткое декодирование.
Процедура декодирования призвана восстановить с минимальным числом ошибок по такой искаженной последовательности исходную информационную последовательность. Различают два основных класса методов декодирования: жесткое и мягкое. При жестком декодировании в процессе демодуляции принимается решение относительно значения каждого переданного символа (посимвольный прием) и декодер использует при декодировании только эти решения. Для реализации мягкого декодирования декодер должен анализировать протяженный отрезок принятого сигнала (прием в целом), соответствующий одной кодовой комбинации (для блочного кода) или даже целому ряду их (для сверточного кода).
Естественно, что задача декодера при жестком декодировании оказывается более простой. Если в качестве кодовых комбинаций выбирались последовательности с определенными алгебраическими свойствами, то жесткое декодирование может производиться без перебора всевозможных кодовых комбинаций, произведя некоторые алгебраические преобразования последовательности решений, декодер сразу исправляет почти все ошибки в передаваемой информации, возникающие в канале связи. Такая процедура носит название алгебраического декодирования. При мягком декодировании алгоритмы работы декодера оказываются обычно значительно сложнее, так что далеко не для любого кода этот вариант вообще может быть практически реализован. Однако и энергетический выигрыш, обеспечиваемый кодированием, оказывается при мягком декодировании значительно большим, чем при жестком (как правило, на величину порядка 2,5 дБ для одного и того же кода).
24. Линейный фильтровой канал.
В некоторых физических каналах таких, как проводные телефонные каналы, фильтры используются для того, чтобы гарантировать, что передаваемые сигналы не превышают точно установленные ограничения на ширину полосы и, таким образом, не интерферируют друг с другом. Такие каналы обычно характеризуются математически как линейные фильтровые каналы с аддитивным шумом, что иллюстрируется на рисунке 3.2. Следовательно, если на вход канала поступает сигнал s(f), на выходе канала имеем сигнал
(3.2)
где c(f) - импульсная характеристика линейного фильтра, а * обозначает свертку.
Рисунок 3.2 - Линейный фильтровой канал с аддитивным шумом
Линейный фильтровой канал с переменными параметрами. Физические каналы, такие как подводные акустические каналы и ионосферные радиоканалы, которые возникают в условиях меняющегося во времени многопутевого распространения передаваемого сигнала, могут быть описаны математически как линейные фильтры с переменными параметрами. Такие линейные фильтры характеризуются меняющимися во времени импульсной характеристикой канала c(τ,t), где с(τ,t) – отклик канала в момент времени t на 8-импульс, поданный к входу в момент t= τ.
Рисунок 3.3- Линейный фильтровой канал с переменными параметрами и аддитивным шумом