- •Одесская национальная академия связи им. А.С. Попова Кафедра теории электрической связи им. А.Г. Зюко
- •Теория связи Модуль 3. Теория помехоустойчивости приема сигналов электросвязи
- •Содержание
- •Введение
- •1. Общая характеристика задач приема сигналов
- •Контрольные вопросы
- •2. Критерий оптимальности демодуляторов сигналов цифровой модуляции и правила решения
- •Контрольные вопросы
- •3. Алгоритм оптимальной демодуляции сигналов цифровой модуляции (общий случай)
- •Контрольные вопросы
- •4. Согласованный фильтр
- •Контрольные вопросы
- •5. Применение согласованных фильтров в демодуляторах сигналов аим-м
- •Контрольные вопросы
- •6. Коррелятор
- •Контрольные вопросы
- •7. Согласованный фильтр при небелом шуме
- •Контрольные вопросы
- •8. Согласованная фильтрация радиоимпульсов
- •Контрольные вопросы
- •9. Оптимальные демодуляторы одномерных полосовых сигналов
- •Контрольные вопросы
- •10. Оптимальные демодуляторы двумерных полосовых сигналов
- •Контрольные вопросы
- •11. Вероятность ошибки при оптимальной демодуляции одномерных сигналов цифровой модуляции
- •Контрольные вопросы
- •12. Вероятность ошибки при оптимальной демодуляции двумерных сигналов цифровой модуляции
- •Контрольные вопросы
- •13. Системы восстановления несущего колебания
- •Контрольные вопросы
- •14. Фазоразностная модуляция
- •Контрольные вопросы
- •15. Некогерентная демодуляция сигналов цифровой модуляции
- •Контрольные вопросы
- •16. Системы тактовой синхронизации
- •Контрольные вопросы
- •17. Демодуляция в условиях межсимвольной интерференции
- •Контрольные вопросы
- •18. Неоптимальные демодуляторы
- •Контрольные вопросы
- •19. Демодуляция в каналах с переменными параметрами
- •Контрольные вопросы
- •20. Прием цифровых сигналов в каналах с сосредоточенными по спектру и импульсными помехами
- •Контрольные вопросы
- •21. Количественная мера помехоустойчивости аналоговых систем передачи. Критерий оптимальности демодулятора
- •Контрольные вопросы
- •22. Оптимальная линейная фильтрация непрерывных сигналов
- •Контрольные вопросы
- •23. Сравнение помехоустойчивости оптимальных демодуляторов сигналов аналоговых видов модуляции
- •Контрольные вопросы
- •Рекомендации относительно самостоятельной работы
- •Перечень вопросов к экзамену
- •Перечень знаний и умений, которые должен приобрести студент при изучении модуля 3
- •Литература Основная
- •Дополнительная
- •Иващенко Петр Васильевич
- •Незгазинская Наталья Васильевна
- •Теория связи
- •Модуль 3. Теория помехоустойчивости приема сигналов электросвязи
Контрольные вопросы
1. Проведите сравнение выигрыша в отношении сигнал/шум демодуляторов сигналов АМ, БМ, ОМ, ЧМ и ФМ.
2. Объясните, в чем заключается явление «порог помехоустойчивости приема сигнала ЧМ».
3. Что такое порогопонижающая схема?
Рекомендации относительно самостоятельной работы
Самостоятельная работа студентов над материалом модуля имеет такие составляющие:
проработка дополнительного материала, который задается на лекциях;
подготовка к лабораторным и практическим занятиям;
выполнение курсовой работы (часть 1); задание на выполнение курсовой работы преподаватель выдает в начале семестра на электронных либо бумажных носителях;
подготовка к экзамену.
Перечень вопросов к экзамену
1. Количественные меры помехоустойчивости цифровых и аналоговых систем передачи.
2. Критерий оптимальности демодуляторов сигналов цифровой модуляции. Алгоритмы демодуляции:
правило решения по максимуму апостериорной вероятности;
правило решения по максимуму правдоподобия;
правило решения с разбивкой пространства канальных символов на области сигналов.
3. Способы вычисления координат демодулируемого сигнала в пространстве канальных символов.
4. Согласованный фильтр, определение, вывод формул и их анализ:
пикового отношения сигнал/шум на выходе фильтра;
выигрыша фильтра в отношении сигнал/шум;
комплексной передаточной функции, АЧХ и ФЧХ фильтра;
импульсного отклика фильтра;
формы сигнала на выходе фильтра при действии на его входе согласованного с ним сигнала;
формы сигнала на выходе фильтра при действии на его входе сигнала, не согласованного с фильтром.
5. Назначение формирующего и согласованного фильтров в модемах сигналов цифровой модуляции. АЧХ этих фильтров.
6. Коррелятор, схема, назначение. Сравнить обработку сигнала в демодуляторе коррелятором и согласованным фильтром.
7. Схема оптимального демодулятора сигнала цифровой модуляции (АИМ-4, АМ-2, ЧМ-2, ФМ-2, ФМ-4, ФМ-8, КАМ-16). Объяснить принцип работы схемы. Сформулировать требования к отдельным блокам демодулятора.
8. Вывести формулу вероятности ошибки канального символа в двоичной системе передачи: канал с АБГШ, задано расстояние между сигналами.
9. Используя формулу вероятности ошибки канального символа в двоичной системе передачи, вывести формулу вероятности ошибки бита в системе передачи заданным сигналом (АИМ-4, АМ-2, ЧМ-2, ФМ-2, ФМ-4, ФМ-8, КАМ‑16), если задана средняя мощность модулированного сигнала, скорость цифрового сигнала.
10. Сравнить помехоустойчивость систем передачи заданными сигналами (АИМ-2, АИМ-4, АМ-2, ЧМ-2, ФМ-2, ФМ-4, ФМ-8, КАМ-16).
11. Двоичный цифровой сигнал со скоростью R передается каналом связи с полосой пропускания Fк заданным сигналом (АИМ-2, АИМ-4, АМ-2, ЧМ-2, ФМ-2, ФМ-4, ФМ-8, КАМ-16). Задано отношение средних мощностей сигнала и шума на входе демодулятора Ps/Pn. Вычислить вероятность ошибки двоичного символа на выходе демодулятора, считая, что демодулятор оптимальный.
12. Определить необходимое отношение средних мощностей сигнала и шума на входе демодулятора Ps/Pn для обеспечения вероятности ошибки р. Задан сигнал (АИМ-2, АИМ-4, АМ-2, ЧМ-2, ФМ-2, ФМ-4, ФМ-8, КАМ-16), скорость цифрового сигнала R и полоса пропускания канала связи Fк.
13. Объяснить назначение тактовой синхронизации в демодуляторах сигналов цифровой модуляции. Описать принцип построения схемы тактовой синхронизации.
14. Объяснить назначение схемы восстановления несущего колебания в демодуляторах сигналов цифровой модуляции. Описать принцип построения схемы восстановления несущего колебания. Пояснить, что такое детектор ошибки Костаса.
15. Объяснить, что такое неопределенность фазы опорного колебания в демодуляторах сигналов цифровой модуляции. Объяснить принцип формирования и демодуляции, помехоустойчивость приема сигнала:
двоичной фазоразностной модуляции (ФРМ-2);
четверичной фазоразностной модуляции (ФРМ-4).
16. Объяснить принцип (схемы) некогерентной демодуляции сигналов АМ-2, ЧМ-2 и ФРМ-2. Провести сравнение помехоустойчивости когерентного и некогерентного способов демодуляции сигналов АМ-2, ЧМ-2 и ФРМ-2.
17. Объяснить причины возникновениям МСИ в системах передачи, методы уменьшения или устранение МСИ, методы оценивания помехоустойчивости систем передачи в условиях МСИ.
18. Пересчитать причины неоптимальности реальных демодуляторов сигналов цифровой модуляции. Объяснить, что такое энергетические потери демодуляции.
19. Объяснить, что такое дружные и частотно-селективные замирания, принципы пространственного, временного, частотного и поляризационного разнесения, методы обработки разнесенных сигналов, принцип обработки сигнала Rake-приемником, принцип передачи методом OFDM.
20. Источники возникновения и характеристики сосредоточенных и импульсных помех. Описать методы защиты от сосредоточенных и импульсных помех.
21. Привести схему оптимального демодулятора заданного сигнала аналоговой модуляции (АМ, БМ, ОМ, ЧМ, ФМ). Сформулировать требования к отдельным блокам демодулятора.
22. Сформулировать критерий оптимальности оптимального линейного фильтра (ОЛФ). Вывести формулу для АЧХ ОЛФ. Объяснить, при каком условии ошибку восстановления сигнала можно свести к нулю. Объяснить отличие ОЛФ и согласованного фильтра с точки зрения ослабления помехи.
23. Провести сравнение выигрыша в отношении сигнал/шум демодуляторов сигналов АМ, БМ, ОМ, ЧМ и ФМ. Объяснить, в чем заключается явление «порога помехоустойчивости приема сигнала ЧМ».