Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Теория электрических и радиотехнических цепей. Практикум
.pdf
Некогерентный прием в канале связи
( )
σ
−⋅
πσ
=
2
2
2
exp
2
2
Y
Y
K
KW
0≥K
с односторонне-нормальными замираниями
Односторонне-нормальные замирания возникают, когда канале связи в точку приема приходят два дискретных луча сравнимой
интенсивности, в каждом из которых – релеевские замирания
вследствие диффузного рассеяния волны на неоднородностях среды распространения радиоволн (в частности – ионосферы при коротковолновой радиосвязи).
Механизм образования дискретно-диффузной многолучевости
при распространении радиоволн КВ диапазона иллюстрирует
рис. 7.6.
Рис. 7.6. Механизм образования дискретно-диффузной многолучевости
Односторонне-нормальный закон распределения вероятностей
коэффициента передачи канала связи определяется выражением
вида:
,
Плотность распределения вероятностей коэффициента передачи W(K) при односторонне-нормальном законе распределения
вероятностей замираний представлена на рис. 7.7.
Рис. 7.7. Закон распределения вероятностей коэффициента передачи
канала связи при односторонне-нормальном законе распределения
вероятностей
121
.
(7.13)
Анализ рис. 7.7 позволяет сделать вывод, что максимум плот-
ош_ЧТ_НК
2
0
1
22Рh=+
ности распределения вероятностей приходится на значения коэффициента передачи канала связи близкие к нулю. С физической
точки зрения это означает, что при возникновении в канале связи
односторонне-нормальных замираний очень велика вероятность
сложения i-х лучей, приходящих в точку приема, в противофазе.
Это, в свою очередь, обуславливает большую вероятность получения ничтожно малых значений огибающей замирающего сигнала
на входе приемника, и как следствие – катастрофически низкую
помехоустойчивость системы связи.
В худшем случае, когда замирания в канале связи подчиняются односторонне-нормальному закону распределения вероятностей, оценку помехоустойчивости некогерентного приема сигналов
ЧТ можно произвести в соответствии с выражением:
;
(7.14)
На рис. 7.8 представлены кривые помехоустойчивости для не-
когерентного приема сигналов ЧТ в канале связи с райсовскими
замираниями, построенные в соответствие с выражением (7.12) для
различных значений параметра глубины замираний γ
2
. Пунктирной
линией на рисунке представлена кривая помехоустойчивости для
КС с односторонне-нормальными замираниями, построенная в соответствии с выражением (7.14).
Рис. 7.8. Кривые помехоустойчивости некогерентного приема сигналов
ЧТ в канале связи с райсовскими и односторонне-нормальными
замираниями
122
Анализ рис. 7.8 показывает, что при оценке помехоустойчиво-
( )
2
ош 0
Ph= Ψ
сти в условиях райсовских замираний принимаемых сигналов
определяющее значение имеет величина параметра глубины замираний γ
2
. При величине γ2 = 0 кривая помехоустойчивости в точно-
сти совпадает с кривой на рис. 7.4, построенной для канала связи с
релеевскими замираниями.
При величине γ
2
= 100 зависимость
практически
соответствует случаю некогерентного приема сигналов ЧТ в каналах связи без замираний. Промежуточные значения параметра глубины замираний характеризуют либо глубокие (γ
глубокие (γ
2
= 10) замирания райсовского типа.
2
= 3), либо не-
Оборудование и материалы
Аппаратура. Для выполнения практической работы необхо-
дим персональный компьютер со следующими характеристиками:
процессор Pentium/Celeron с тактовой частотой 300 МГц и выше,
оперативная память − не менее 128 Мбайт и более, свободное дисковое пространство − не менее 100 Мбайт, устройство для чтения
компакт-дисков, монитор типа Super VGA (число цветов − 256).
Программное обеспечение. Для выполнения практической
работы необходима операционная система WINDOWS 2000/ XP
Professional, библиотека Microsoft .NET Framework версии 1.1 или
выше, программа MathCAD 13 и выше.
Указания по технике безопасности
При выполнении практической работы запрещается:
− самостоятельно производить ремонт персонального ком-
пьютера, а также установку и удаление имеющегося программного
обеспечения;
− нарушать общепринятые правила техники безопасности
при работе с электрооборудованием, в частности, касаться электрических розеток металлическими предметами и т. д.;
− принимать пищу, напитки и сорить на рабочем месте поль-
зователя персонального компьютера.
В случае неисправности персонального компьютера необходимо немедленно сообщить об этом обслуживающему персоналу
лаборатории (системному администратору, оператору).
123
Указания по порядку выполнения работы
( )
{ }
2
, 0,1023hk tk⋅∆ =
2
0
h
2
0
h
Методику выполнения работы рассмотрим на примере исследования помехоустойчивости при когерентном приеме сигналов
АТ в канале связи с релеевскими замираниями.
Будем считать, что для исследуемого канала связи с релеевскими замираниями получена выборка значений энергетического
отношения сигнал/шум на входе приемника в виде совокупности
дискретных отсчетов
, взятых с периодом
дискретизации ∆t = 1 мс. Из результатов измерений значений энергетического отношения сигнал/шум на входе приемника в указанные дискретные моменты времени сформирована выборочная совокупность, которая сохранена в формате тестового файла h2.prn.
Требуется в математическом пакете Mathcad:
− прочитать исходные данные о реализации энергетического
отношения сигнал/шум на входе приемника из текстового файла
h2.prn;
− построить временную диаграмму распределения энергети-
ческого отношения сигнал/шум на входе приемника;
− определить
– математическое ожидание энергетическо-
го отношения сигнал/шум на входе приемника, используя встроенные функции Mathcad mean(ξ);
− по формулам (7.5)–(7.8) рассчитать помехоустойчивости
когерентного приема сигналов АТ, ЧТ, ФТ и ОФТ для исследуемого канала связи с релеевскими замираниями и сравнить полученные результаты между собой;
− исследовать, как будет изменяться потенциальная помехо-
устойчивости когерентного приема сигналов АТ, ЧТ, ФТ и ОФТ
для исследуемого канала связи с релеевскими замираниями, если
математическое ожидание энергетического отношения сигнал/шум
на входе приемника
будет изменяться от 0,01 до 1000 с шагом 1
(построить график, используя логарифмический масштаб осей).
Рассмотрим решение поставленной задачи в математическом пакете Mathcad:
1. Запускаем Mathcad и создаем новый Mathcad-документ. Со-
храняем его под именем, например, Pr_7.xmcd.
2. Копируем в директорию файла Pr_7.xmcd файл исходных
данных h2.prn.
124
3. Считываем файл данных h2.prn с выборочными совокупно-
2
0
h
2
0
h
стями значений энергетического отношения сигнал/шум на входе
приемника (рис. 7.9).
Рис. 7.9. Считываем файл данных h2.prn
4. Определяем количество столбцов (cols) и строк (rows) в век-
торе h2 с данными, прочитанными из файла h2.prn (рис. 7.10).
Рис. 7.10. Количество столбцов (cols) и строк (rows) в векторе h2
Как следует из рис. 7.10, вектор h2 содержит один столбец и
1024 строк.
5. Строим распределения энергетического отношения сиг-
нал/шум на входе приемника (рис. 7.11).
Рис. 7.11. Временная диаграмма распределения энергетического
отношения сигнал/шум на входе приемника
6. Определяем математическое ожидание
распределения
энергетического отношения сигнал/шум на входе приемника, используя встроенную функцию Mathcad mean(ξ) (рис. 7.12).
Рис. 7.12. Определяем математическое ожидание
энергетического отношения сигнал/шум на входе приемника
125
распределения
7. По формулам (7.5)–(7.8) рассчитываем помехоустойчивости
рентного приема сигналов АТ, ЧТ, ФТ и ОФТ для канала связи с
2
0
h
2
0
h
ош_АТ ош_ЧТ ош_ОФТ ош_ФТ
РРР Р>> >
когерентного приема сигналов АТ, ЧТ, ФТ и ОФТ для исследуемого канала связи с релеевскими замираниями (рис. 7.13). Сравнивая
между собой полученные результаты расчета помехоустойчивости
когерентного приема сигналов АТ, ЧТ, ФТ и ОФТ, приходим к выводу, что наименьшая вероятность ошибочного приема достигается при использовании сигналов ФТ.
Рис. 7.13. Результат расчета помехоустойчивости когерентного приема
сигналов АТ, ЧТ, ФТ и ОФТ для исследуемого канала связи
с релеевскими замираниями
6. Исследуем, как будет изменяться помехоустойчивость коге-
релеевскими замираниями, если математическое ожидание энергетического отношения сигнал/шум на входе приемника
будет
изменяться от 0,01 до 1000 с шагом 1 (рис. 7.14).
Анализ кривых на рисунке 7.14 показывает, что для любого фиксированного значения математического ожидания распределения
энергетического отношения сигнал/шум на входе приемника
вы-
полняется условие:
126
Рис. 7.14. Результаты исследования изменения помехоустойчивости
когерентного приема сигналов АТ, ЧТ, ФТ и ОФТ для канала связи
с релеевскими замираниями
Порядок выполнения работы
1. Исследование помехоустойчивости при когерентном
приеме сигналов АТ в канале связи с релеевскими замираниями. Для заданного варианта индивидуального задания необходимо:
− получить у преподавателя реализацию энергетического от-
ношения сигнал/шум на входе приемника, представленные в формате тестовых файлов h2_V.prn, где V – номер варианта индивидуального задания;
127
− запустить программу Mathcad и создать Mathcad-документ,
2
0
h
2
0
h
( )
2
ош_АТ 0
Рh
( )
2
ош_ЧТ 0
Рh
( )
2
ош_ФТ 0
Рh
( )
2
ош_ОФТ 0
Рh
например PR_7_VAR_V_КРЗ.xmcd, где V – номер варианта индивидуального задания и КРЗ – аббревиатура «когерентный релеевские замирания»;
− прочитать исходные данные о реализации энергетического
отношения сигнал/шум на входе приемника из текстового файла
h2_V.prn;
− построить временную диаграмму распределения энергети-
ческого отношения сигнал/шум на входе приемника;
− определить
– математическое ожидание энергетическо-
го отношения сигнал/шум на входе приемника, используя встроенные функции Mathcad mean(ξ);
− по формулам (7.5)–(7.8) рассчитать помехоустойчивости
когерентного приема сигналов АТ, ЧТ, ФТ и ОФТ для исследуемого канала связи с релеевскими замираниями и сравнить полученные результаты между собой;
− исследовать, как будет изменяться потенциальная помехо-
устойчивости когерентного приема сигналов АТ, ЧТ, ФТ и ОФТ
для исследуемого канала связи с релеевскими замираниями, если
математическое ожидание энергетического отношения сигнал/шум
на входе приемника
будет изменяться в соответствии с вариан-
том индивидуального задания (таблица 7.1). Построить графики
зависимостей
,
,
и
используя логарифмический масштаб осей;
− сохранить полученные результаты исследования помехо-
устойчивости когерентного приема сигналов АТ в канале связи с
релеевскими замираниями. Закрыть Mathcad-документ.
2. Исследование помехоустойчивости при некогерентном
приеме сигналов АТ в канале связи с релеевскими замираниями. Для заданного варианта индивидуального задания необходимо:
− запустить программу Mathcad и создать Mathcad-документ,
например PR_7_VAR_V_НРЗ.xmcd, где V – номер варианта индивидуального задания и НРЗ – аббревиатура «некогерентный релеевские замирания»;
,
128
− используя вычисленное ранее математическое ожидание
2
0
h
2
0
h
( )
2
ош_АТ 0
Рh
( )
2
ош_ЧТ 0
Рh
( )
2
ош_ОФТ 0
Рh
2
0
h
энергетического отношения сигнал/шум на входе приемника
(см. предыдущий пункт «Исследование помехоустойчивости при
когерентном приеме сигналов АТ в канале связи с релеевскими
замираниями») по формулам (7.9)–(7.11) рассчитать помехоустойчивости некогерентного приема сигналов АТ, ЧТ и ОФТ для исследуемого канала связи с релеевскими замираниями и сравнить
полученные результаты между собой;
− исследовать, как будет изменяться потенциальная помехо-
устойчивости некогерентного приема сигналов АТ, ЧТ и ОФТ для
исследуемого канала связи с релеевскими замираниями, если математическое ожидание энергетического отношения сигнал/шум на
входе приемника
будет изменяться в соответствии с вариантом
индивидуального задания (таблица 7.1). Построить графики
зависимостей
,
и
, используя
логарифмический масштаб осей;
3. Сохранить полученные результаты исследования помехо-
устойчивости некогерентного приема сигналов АТ, ЧТ и ОФТ в
канале связи с релеевскими замираниями. Закрыть Mathcad-
документ.
4. Исследование помехоустойчивости при некогерентном
приеме сигналов АТ в канале связи с райсовскими замираниями.
Для заданного варианта индивидуального задания необходимо:
− запустить программу Mathcad и создать Mathcad-документ,
например PR_7_VAR_V_НРайсЗ.xmcd, где V – номер варианта
индивидуального задания и НРайсЗ – аббревиатура «некогерентный райсовские замирания»;
− используя вычисленное ранее математическое ожидание
энергетического отношения сигнал/шум на входе приемника
(см. предыдущий пункт «Исследование помехоустойчивости при
когерентном приеме сигналов АТ в канале связи с релеевскими
замираниями) по формулам (7.12) и (7.13) рассчитать помехоустойчивости некогерентного приема сигналов ЧТ и ОФТ для исследуемого канала связи с райсовскими замираниями и сравнить
полученные результаты между собой. При расчетах принимать
129
значение параметра γ2 глубины замираний, согласно заданного ва-
2
0
h
( )
2
ош_ЧТ_НК 0
Рh
( )
2
ош_ОФТ_НК 0
Рh
рианта индивидуального задания (таблица 7.2);
− исследовать, как будет изменяться потенциальная помехо-
устойчивости некогерентного приема сигналов ЧТ и ОФТ для исследуемого канала связи с райсовскими замираниями, если математическое ожидание энергетического отношения сигнал/шум на
входе приемника
будет изменяться в соответствии с вариантом
индивидуального задания (таблица 7.1). Построить графики
зависимостей
и
, используя логариф-
мический масштаб осей;
5. Сохранить полученные результаты исследования помехо-
устойчивости некогерентного приема сигналов ЧТ и ОФТ в канале
связи с райсовскими замираниями. Закрыть Mathcad-документ.
6. После окончания исследования потенциальной помехо-
устойчивости приема сигналов в канале с замираниями проанализировать результаты исследований и сформулировать выводы.
Оформить отчет по практической работе.
7. Защитить работу.
Варианты заданий
Номер варианта (таблицы 7.1–7.2) соответствует номеру фа-
милии студента в списке учебной группы (подгруппы).
Содержание отчета
Отчет по практической работе оформляется в виде документа
Word и должен включать:
1. Название практической работы.
2. Цель практической работы.
3. Формулировку индивидуального задания и результат его
выполнения.
4. Краткие выводы по результатам выполнения практической
работы.
130
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]