Sistemy_shirokopolosnoy_radiosvyazi_2009

106 Глава 3 | Принципы построения систем радиосвязи с шумоподобными сигналами

ними. Единой теории борьбы с импульсными помехами пока не создано вследствие их большого разнообразия, а также трудностей нахождения адекватных математических моделей. Тем не менее в настоящее время на практике широко используются три основных метода борьбы с импульсными помехами, а также многие их разновидности.

Наблюдаемый процесс на входе приемника представим в виде

n(t) — аддитивный белый гауссовый шум.

Метод ШОУ. Для ослабления действия импульсных помех (t) часто используют метод ШОУ, структурная схема приемника на основе этого метода приведена на рис. 3.11, а. Она состоит из широкополосного фильтра (Ш), ограничителя (О) и узкополосного фильтра

(У).

где ип — предполагаемая средняя длительность импульсов помех.

Рис. 3.11. Структурные схемы приема по методу ШОУ— а , по методу прерывания — б и по методу компенсации — в

Этим обеспечивается незначительное «размытие» импульсов помехи, которое имело бы место при непосредственном воздействии импульсов на узкополосный фильтр, согласованный по полосе с сигналом. Ограничитель (О) «обрезает» выбросы (пики) импульсных

Контрольные вопросы и задачи 107

помех, способствуя этим увеличению отношения сигнал/помеха. Полоса пропускания узкополосного фильтра (У) согласована с полосой сигнала. Этим обеспечивается ослабление влияния флюктуационной составляющей помех.

Метод прерывания. Схема рис. 3.11, б реализует метод прерывания. Она состоит из широкополосного усилителя (Ш), схемы быстродействующей автоматической регулировки усиления (БАРУ) и узкополосного фильтра (У). Принцип ослабления влияния импульсных помех основан на закрывании приемника с помощью БАРУ на время воздействия импульсов.

Компенсационный метод. Сущность компенсационного метода состоит в создании синхронных реализаций импульсных помех, которые затем вычитаются из входного воздействия y(t) , либо получить синхронную реакцию приемника на импульсную помеху и затем вычесть ее из выходной суммарной реакции приемника, как это показано на рис 3.11, в. Фильтр Ф1 предназначен для ослабления воздействия флюктуационной составляющей помех и настроен на среднюю частоту сигналов f0 , а также согласован с ними по полосе. Средняя частота

на полосе фильтра Ф1 . Короткий импульс помехи вызывает в фильтрах Ф1 и Ф2 приблизительно одинаковые медленно затухающие колебания, отличающиеся только средними частотами. С помощью узкополосного фильтра Ф3 с полосой fу fs , но настроенного на среднюю частоту сигналов f0 , из которого в схеме преобразования частоты (ПЧ) создается колебание, играющее роль местного генератора для смесителя (См). С помощью смесителя сформированные фильтром Ф2 колебания переносятся на частоту сигналов f0 и вычитаются из суммы сигнала и помехи на выходе фильтра Ф1 . Конечно, добиться полной компенсации практически невозможно, однако с помощью рассмотренных методов и схем удается существенно ослабить интенсивность импульсных помех.

Контрольные вопросы и задачи

1.Дайте определение простых и шумоподобных сигналов (ШПС). Назовите области применения ШПС.

2.Чему равна база B сигнала со спектром 10 МГц и длительностью 50 микросекунд?

108 Глава 3 | Принципы построения систем радиосвязи с шумоподобными сигналами

3.Существуют три основных свойства, определяющие бинарную псевдослучайную последовательность: сбалансированность, цикличность, корреляция. Дайте физическое толкование каждого из этих свойств [5].

4.Поясните, какие возможности открывают ШПС в технике передачи сообщений.

5.В чем состоит принципиальное отличие в использовании избыточности при построении корректирующих кодов и при построении ШПС?

6.Приведите определения и свойства метрики Хэмминга и метрики Евклида.

7.Поясните классификацию основных типов ШПС: МЧ-сигналы; БФМ-сигналы; ДЧ-сигналы; ДСЧ-ФМ-сигналы; компактные ЧВМ-сигналы.

8.На конкретном примере ШПС объясните принцип борьбы с многолучевостью.

9.Поясните на конкретном примере ШПС физическую трактовку механизма борьбы с узкополосными помехами (БФМ-сигнал, МЧ-сигнал). Какие требования к ШПС предъявляет процедура — «обеляй и фильтруй»?

10.Какой из пяти минимаксных БФМ-сигналов, представленных ниже в знаковой форме,

в наилучшей степени борется с узкополосными помехами? Чему равна база этого сигнала?

11.Объясните сущность методов подавления импульсных помех (метод ШОУ, метод прерываний, компенсационный метод).

Глава 4 | Системы бинарных фазоманипулированных сигналов. БФМ-сигналы

112 Глава 4 | Системы бинарных фазоманипулированных сигналов. БФМ-сигналы

сигналы наиболее сильно отличались между собой, т. е. имели бы максимальное расстояние Евклида. Уровень отличия между разрешенны-

ми кодовыми словами (векторами) Xi (xi,1, xi,2 , , xi,n ) , xi, 1 , i 1, N , или сигналами, построенными на основе этого кода, одно-

значно определяется величиной и знаком коэффициентов взаимной корреляции

где т — знак транспонирования.

Если Ri,k 1 , то векторы Xi и Xk являются противоположными и имеют максимально возможный уровень отличия, и если Ri,k 1 , то эти векторы (сигналы) одинаковые и приемник в принципе не может их различить. Найдем оценку максимально возможного уровня отличия между каждой парой векторов ансамбля Xi , i 1, N , где N 2 . С этой целью введем матрицу размерности ( N n ), i-й строкой которой является вектор Xi , и далее сформируем матрицу R так, что

Матрица R по построению является симметрической матрицей коэффициентов корреляции Ri,k (4.1). Предполагая, что все векторы Xi выбираются для передачи сообщений с одинаковой вероятностью,

1

довые слова выбраны бинарными, т.е. xi, 1 , находим (1 / n) Xi2 1 . Далее на основе приведенных определений устанавливаем, что

мы элементов каждого столбца равняются нулю, однако при нечетном N эти суммы не могут быть по абсолютной величине меньше едини-

Определение. Код, у которого коэффициенты взаимной корреляции между всеми парами кодовых слов достигают границы (4.5), называется симплексным. Симплексные коды существуют для бесконечно большого количества значений N , быть может, за исключением отдельных конкретных чисел. Название симплексных кодов объясняется тем, что в соответствии с геометрической теорией кодирования оптимальным симплексным кодом называется код, слова которого определяются координатами сигнальных точек, соответствующих вершинам правильного симплекса n-мерного векторного пространства. Правильный симплекс есть правильная фигура n-мерного пространства, каждая грань которого есть правильный (равносторонний) треугольник. При размерности n 3 симплекс превращается в правильную треугольную пирамиду — тетраэдр. Симплексными кодами являются, в частности, коды максимальной длины, представляющие собой М-последовательность и все ее циклические сдвиги. Например, для первообразного неприводимого над полем GF (2) полинома f (x) x3 x 1 находим все кодовые слова симплексного кода в знаковой форме

114 Глава 4 | Системы бинарных фазоманипулированных сигналов. БФМ-сигналы

Каждая строка симплексного кода (4.6) является фазокодирующей последовательностью для построения системы симплексных БФМ-сигналов. Симплексные сигналы применяют, в основном, для построения синхронных радиотехнологий, поскольку очевидно, что апериодические взаимокорреляционные функции (АВКФ) симплексных сигналов имеют плохие свойства.

4.3.Системы БФМ-сигналов на основе

последовательностей Голда

Для асинхронных CDMA — технологий М-последовательности различных структур (построенные по различным генераторным полиномам заданной степени) не являются оптимальными, поскольку имеют плохие свойства периодических взаимокорреляционных функций (ПВКФ). Для радиосвязи по технологии CDMA требуется создать семейство последовательностей расширения (по одной для каждого абонента) с минимальным значением Ri,k ПВКФ для каждых двух последовательностей из семейства. Для этих целей подходящими оказываются последовательности Голда [5,10], генерация которых осуществляется по такому правилу.

Шаг 1. Выбрать предпочтительную пару генераторных полиномов f1(x) и f2 (x) одинаковой степени, для которых соответствующие М-последовательности имеют ПВКФ с наи-

Шаг 2. Сформировать семейство последовательностей Голда g по правилу