книги из ГПНТБ / Данилов, Б. С. Однополосная передача цифровых сигналов

Знаки амплитуд суммируемых сигналов определяют­ ся двоичными символами из информационной последо­ вательности, разделенной на блоки по I двоичных симво­ лов, причем t-й двоичный символ в блоке определяет

.знак перед сигналом с амплитудой В'г. Такой способ ■формирования сигнала с /-.позиционной AM иллюстри­ руется рис, 4.6, на котором для случая /= 2 показаны

.©екторы, соответствующие возможным позициям двух

0 0 -в ^.-в’-в^

Рис. 4.6. Формирование многопозиционного AM сигнала путем суммирования двоичных сигналов

.90

суммируемых и результирующего сигналов, а также со­ ответствующие им комбинации информационных симво­ лов. Как видно1из рис. 4.6, модуляционный код резуль­ тирующего сигнала ,не является оптимальным. Для по­ лучения оптимального модуляционного кода в этом слу­ чае необходимо дополнительно кодировать блоки двоич­ ных с.им;волов, соответствующие возможным позициям сигнала.

Использование рассмотренного способа формирова­ ния сигнала с /-позиционной AM на практике дает воз­ можность получать АФМ ОБП сигнал в передатчике путем весового суммирования / двоичных ФМ ОБП сигналов, сформированных предварительно, например, с.- помощью цифровых трансверсальных фильтров.

Точная АРУ на элементах цифровой техники

Характерной чертой проводных каналов связи являет­ ся нестабильность остаточного затухания этих каналов,, приводящая к отклонениям от номинального значения уровня сигнала на входе приемника. От стабильности; же уровня сигнала на входе решающего устройства при­ емника в значительной степени зависит достоверностьприема АФМ ОБП сигнала, амплитуда которого может принимать ряд дискретных значений. В этих условиях стабильность уровня сигнала определяется точностью работы системы автоматической регулировки уровня (АРУ) ‘) приемника и согласованностью динамических характеристик АРУ со структурой изменения остаточно­ го затухания канала связи.

Построение системы АРУ и ее параметры во многом зависят от способа получения информации об отклоне­ нии уровня приема от номинальной величины. Наиболее оптимально получение информации об отклонении уров­ ня приема от номинальной величины в том узлеприем­ ника, в котором стробируется принимаемый сигнал. Та­ кую информацию .можно получить в решающем устрой­ стве приемника путем определения, знака отклонения амплитуд принимаемых посылок от эталонных значений,, принятых за номинальные амплитуды этих посылок [9, 10, 12]. Сигнал, полученный таким путем, далее будем)*

*) Сокращение АРУ ниже будем применять как для обозначе­ ния системы автоматической регулировки уровня, так и для обозна­ чения операции, выполняемой этой системой.

91

•называть сигналом знака. Использование сигнала знака позволяет реализовать (высокую точность регулировки, гак как сигнал знака вырабатывается непосредственно в отсчетные моменты времени, а двоичный вид сигнала знака позволяет использовать для целей АРУ дискрет­

дачи. В АА на основе анализа принятого сигнала по ряду пороговых уровней в отсчетные моменты времени (выра­ батывается двоичный сигнал знака. При этом в АА име­ ются логические схемы, различающие изменения ампли­ туды сигнала, происходящие в процессе AM, от измене­ ний уровня в канале связи. Ввиду того, что амплитуда принятой посылки может быть искажена помехой, сиг­ нал знака, полученный в АА, предварительно усредняет­ ся в УРС. Если изменение уровня приема имеет регу­ лярный характер, на (выходе УРС появляется сигнал ре­ гулировки, увеличивающий или уменьшающий на едини­ цу двоичное число, записанное в PC. Изменению числа в PC на единицу соответствует изменение сигнала на вы­ ходе Ц/А я, следовательно, изменение коэффициента пе­ редачи РЭ. Таким образом, за один цикл регулировки амплитуда сигнала на выходе РЭ может измениться на дискретную величину, определяемую выбранным шагом

относительного изменения амплитуды В выходного сиг­ нала при одном шаге регулировки и может быть пред­ ставлена соотношением >8в = А/В, где Л — абсолютное изменение амплитуды сигнала при одном шаге регули­ ровки. Статическая точность АРУ бв должна выбирать-

92

ся, исходя из допустимого снижения помехозащищенно­ сти приема, вызванного неидеальной установкой уровня сигнала на выходе РЭ в установившемся режиме регу­ лировки. Можно 'считать, что в установившемся режиме регулировки средняя величина относительного отклоне­ ния амплитуды от номинального значения на выходе РЭ составляет бв/2. Для сигнала с I позициями амплитуды это эквивалентно снижению помехозащищенности на ве­ личину

На рисунке 4.8 по ф-ле (4.14) построена зависимость d = f( 6в).

d,dS ■

J

2

}

Рис. 4.8. Зависимость снижения помехоус­ тойчивости от выбора статической точности регулировки

Представленный график может быть использован для выбора статической точности АРУ, исходя из допусти­ мого снижения помехозащищенности приема.

Нетрудно убедиться, что для поддержания постоян­ ной статической точности АРУ во всем диапазоне регу­ лировки, зависимость коэффициента передачи РЭ от чис-' ла, записанного в PC, должна подчиняться экспоненци­ альному закону

где п — число, записанное в PC; Кп — коэффициент пе­ редачи РЭ, соответствующий числу п в PC; Ко— мини­ мальный коэффициент передачи РЭ.

93

С помощью выражения (4.16) определим взаимо­ связь .между диапазоном регулировки Д/С, дБ, емкостью О PC и статической точностью АРУ 6в. Подставив в (4.15) значение максимального коэффициента передачи РЭ Кп— Кс- 1 и соответствующее этому значению число п=С —1, записанное в PC, и принимая во внимание, что Д/С=5,7 ln/Cc-i/Ao, дБ, получим следующее равенство:

Диапазон регулировки разрабатываемых АРУ дол­ жен перекрывать пределы изменения уровня сигнала на входе приемника. Как видно из (4Л6), диапазон регули­ ровки, .выраженный в логарифмических единицах, про­ порционален величинам С и 8в- Поэтому при заданной статической точности АРУ 8в емкость С PC должна вы­

В анализируемого сигнала, который отличается от номи­ нального уровня L на величину Д/2, равную половине шага изменения выходного напряжения, т. е.

|В—Ц = Д/2 =--8в В/2.

Вектор сигнала может занимать такое положение в установившемся режиме регулировки. Кроме того, на рис. 4.9 показано распределение наложенной на сигнал флуктуанионной помехи w(u), аппроксимируемое нор­ мальным законом со средним 1йв'а(дратичеаки'М отклоне­ нием а. Нетрудно видеть, что в установившемся режиме

94

регулировки вероятность ложного сигнала знака будет зависеть от соотношения 6вВ/2сг. На основе теории при­ ема сигнала при наличии помех можно показать, что зависимость вероятности ложного сигнала знака на вхо­ де УРС от соотношения 8вВ/2о подчиняется следующе­ му закону:

Используя результаты теории случайных блужданий [19], можно получить соотношение, связывающее веро­ ятность появления ложного сигнала знака на входе УPC и вероятность появления ложного сигнала регулировки на выходе УРС с емкостью УРС в следующем виде:

где р —1—q — вероятность истинного сигнала знака; q' — вероятность ложного сигнала регулировки; С — емкость

УРС.

Для поддержания выходного уровня АРУ с точно­ стью, близкой к статической точности АРУ, вероятность появления ложных сигналов регулировки на выходе УРС должна быть достаточно низкой, порядка 0,01. При малых значениях q' из выражения (4.18) может быть получено следующее приближенное равенство:

Если шаг регулировки мал по сравнению с уровнем шума в канале связи, что. имеет место на практике, в ур-нйи (4.17) выполняется неравенство 'бв5/2<г-С 1. В этом случае ур-иие (4.17) можно запйсать в более про­ стом, приближенном виде

2 2 Уя а

Подставив (4.20) в (4.19), получим следующее выра­ жение для вероятности ложного сигнала регулировки на выходе УРС\

95

Из выражения (4.21) определим емкость С усредняю­ щего PC, на выходе которого ложные сигналы регули­ ровки появляются с заданной вероятностью q'. Получим следующее выражение:

г

Рис. 4.10. Зависимость необходимого числа разрядов УРС от соотношения сигнал/шум

нале связи. Из графика видно, что добавление одного разряда УРС обеспечивает одну и ту же вероятность ложного сигнала регулировки при уменьшении соотно­ шения сигнал/шум в канале связи на 6 дБ. График, при­ веденный на рис. 4Л0, может быть использован для вы­ бора числа разрядов УРС при практической реализации рассмотренной дискретной системы АРУ.

96

Дискретное детектирование АФМ ОБП сигнала

Выше, в § 3.3, был 'рассмотрен дискретный способ синхронного детектирования ФМ ОБП сигнала, при ко­ тором в моменты стробирования определялся знак син­ фазного компонента модулированного сигнала, перене­ сенного на высокую несущую частоту. Для получения стробирующих импульсов тактовые импульсы, совпада­ ющие с серединами принимаемых посылок, привязыва­ лись к импульсам, совпадающим с нулевыми значения­ ми квадратурной несущей. В моменты нулевых значений квадратурной несущей отсчеты ФМ ОБП сигнала совпа­ дают с огибающей синфазного компонента этого сигна­ ла. Дискретный способ синхронного детектирования мо­ жет быть применен и в приемнике АФМ ОБП сигнала, если в моменты стробирования определять не только знак, ио и амплитуду принимаемых посылок.

Структурная схема дискретного детектора АФМ ОБП сигнала показана на рис. 4.11. На вход этой схемы

поступает перенесенный на высокую несущую сформи­ рованный по спектру, усиленный и стабилизированный по уровню в соответствующих узлах приемника АФМ ОБП сигнал. С помощью порогового устройства ФМ (ПУ ФМ) с нулевым порогом срабатывания в дискрет­ ном детекторе определяется знак отклонения модулиро­ ванного сигнала от нулевого уровня. С помощью I 1 пороговых устройств AM (ПУ AMi-т-ПУ AMj-i) опреде­ ляется знак отклонения модулированного сигнала от