8.2. Методы накопления

Одним из эффективных и широко применяемых в различных вариантах методов борьбы с помехами является метод накопления. Сущность метода состоит в том, что сигнал

или его элементы многократно повторяются. На приеме отдельные образцы сигнала сличаются (обычно суммируются), и так как различные образцы по разному искажаются помехой, в силу независимости последних, то можно восстановить переданный сигнал с большой достоверностью.

В простейшей форме метод накопления часто применяется при телефонном разговоре в условиях плохой слышимости, когда переспрашивают и повторяют одно и то же слово по несколько раз.

В случае двоичного кода каждая кодовая комбинация передается по несколько раз. Если вероятность сбоя символов 1 и 0 одинакова, то на приеме решение выносится "по большинству", т. е. воспроизводится символ 1 на данной позиции, когда их число на этой позиции больше числа символов 0, и, наоборот, воспроизводится 0, когда число "нулей" больше числа "единиц". Пример:

Переданная комбинация 01001

1-я принятая комбинация 00001

2-я принятая комбинация 11010

3-я принятая комбинация 01101

Воспроизведенная комбинация 01001

Заметим, что можно было бы получить п образцов сигнала не путем их повторения во времени, а путем передачи по независимым каналам, разделенным по частоте, или каким-либо другим способом.

Существуют и другие разновидности метода накопления. К ним, в частности, относится метод синхронного накопления, когда на протяжении посылки берется не один отсчет, а несколько. На приеме эти отсчеты суммируются в накопителе. Пусть отдельные отсчеты принятого сигнала:

(8.1)

Тогда суммы отсчётов:

(8.2)

Величина представляет собой полезный сигнал на выходе приемника. Случайная величина представляет собой помеху. Отношение сигнала к помехе на выходе приемника равно:

(8.3)

Здесь мы полагаем, что не коррелированны и имеют

одинаковое распределение, — отношение сигнала к помехе на входе приемника, — дисперсия случайного процесса.

Таким образом, при описанных условиях накопление отсчетов сигнала позволяет увеличить отношение сигнала к помехе на выходе приемника в п раз. Суть дела сводится к тому, что мощность сигнала при суммировании растет пропорционально п² (складываются напряжения), а мощность помехи — пропорционально п (суммируются мощности). Поэтому отношение сигнала к помехе увеличивается в п раз, если помехи независимы. При наличии корреляции между значениями помехи этот выигрыш будет меньше.

Метод накопления можно осуществить, беря не сумму отсчётов ,а интеграл непрерывно изменяющейся функции за время T, равное длительности сигнала,

(8.4)

Если спектр помехи равномерен в достаточно широкой полосе частот F, т. е. интервал корреляции помехи ∆τ<< T то можно показать, что отношение сигнала к помехе на выходе интегратора:

(8.5)

Итак, выигрыш, получаемый при интегрировании, тем больше, чем больше отношение (чем меньше помеха коррелированна с сигналом). Описанный способ приема называется интегральным.

Практическая реализация метода интегрирования осуществляется проще, чем суммирование дискретных значений. Так, при приеме двоичных сигналов широко используется цепочка RC, разряжаемая синхронно по окончании каждой элемен­тарной посылки (рис. 8.2.)

Рис. 8.2. Простейшая схема интегратора.

В конце каждой посылки заряд на емкости приблизительно пропорционален интегралу входного сигнала. Додетекторное интегрирование можно осуществить с помощью резонатора большой добротности. В простейшем случае таким резонатором может быть колебательный контур.