Файловый архив студентов. Файловый архив студентов.
1260 вузов, 4603 предметов.
/ Регистрация
FAQ Обратная связь Вопросы и предложения
Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Одесский национальный политехнический университет
Предмет:
[НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Файл:

Sistemy_shirokopolosnoy_radiosvyazi_2009

.pdf
Скачиваний:
263
Добавлен:
10.02.2016
Размер:
7.77 Mб
Скачать
☆

Контрольные вопросы и задачи 289

14.Во сколько раз FMFSK / FКАМ ширина спектра ортогональных сигналов MFSK превышает ширину спектра КАМ-сигналов при условии одинакового параметра пакетирования k 8 — рис. В. 11?

15.Чему равно минимальное расстояние Евклида ансамбля КАМсигналов на выходе модулятора рис. В. 11?

16.Приведите алгоритм работы и схему универсального демодулятора ФМ-сигналов.

17.Какая пара порождающих полиномов задает сверточный кодер рис. В. 17?

1.

 

2.

 

3.

 

4.

5.

 

g (x) x2

x 1

g (x) x2

x 1

g (x) x2

x

g1(x) x 1

g (x) x2

x 1

1

 

1

 

1

 

g2 (x) x2 x

1

 

g2 (x) x2 x

g2 (x) x 1

g2 (x) x2 x 1

g2 (x) x2 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. В. 17. Схема сверточного кодера

18.Найдите импульсную характеристику сверточного кодера рис. В. 17.

19.Постройте диаграмму состояний, решетчатую диаграмму и найдите величину свободного расстояния Хэмминга сверточного кода (рис. В. 17).

20.Поясните основные процедуры алгоритма декодирования Витерби.

21.Что такое сверточные турбокоды, в чем их преимущество?

22.Дайте определение сигнально-кодовых конструкций и поясните их назначение.

23.Поясните сущность относительной фазовой модуляции и ее назначение.

24.Какая из последовательностей представляет собой по определению относительную фазовую модуляцию, если исходная цифро-

вая последовательность A 1001110001 ?

1.1111100111 2.1101110101 3.1110100001 4.1111100101 5.1001100101

25.Охарактеризуйте кратко сущность и области применения каждого из следующих методов разделения каналов (сигналов):

•Частотное разделение.

•Временное разделение.

•Частотно-временное разделение.

•Кодовое разделение.

•Эхокомпенсационное разделение.

26.Поясните принципы построения и работы современных телефонных модемов (протоколы сжатия данных, протоколы модуляции, протоколы исправления ошибок).

27.Поясните с помощью соответствующей схемы принцип разделения КАМ-сигналов встречных направлений в телефонных линиях связи.

28.Какими ключевыми параметрами описываются каналы связи с замираниями?

29.Приведите структурную схему адаптивного линейного эквалайзера, поясните назначение и принцип работы эквалайзера.

30.Изложите физические принципы построения сотовых систем мобильной радиосвязи стандарта GSM.

31.Поясните процедуры обработки речевых сигналов в системе GSM.

32.Обоснуйте структуру и параметры формата кадра в системе GSM.

33.Чему равна ширина спектра fэ [кГц] элементарного импульса (одного бита) в системе GSM 900, параметры которой приведены на схеме рис. 7.32?

34.На основе приведенных на рис. 7.32 числовых данных оцените,

во сколько раз эф ширина спектра когерентных сигналов FSK-2 больше по сравнению с шириной спектра сигналов модулированных по методу 0,3GMSK.

35.Чему равна максимальная база B настроечной шумоподобной последовательности в системе GSM (рис. 7.32)?

36.Чему равна частота скачков FHSS в системе GSM? Проведите сравнительный анализ характеристик медленной и быстрой ППРЧ.

Глава 8 Практические системы | связи с шумоподобными

сигналами

293

8.1.Оптимальные методы приема шумоподобных сигналов

Рассмотрим вначале математические модели принимаемых ШПС и механизмы их формирования [11-18]. Для широкополосных систем с ШПС характерен именно прием в целом. Только при обработке ШПС в целом, как показано ранее, удается осуществить раздельный прием лучей при многолучевом распространении сигнала, подавить мощные узкополосные помехи и реализовать полностью другие преимущества ШПС. Представим входное колебание (наблюдаемый приемником процесс) в следующем виде:

 

 

 

y(t) Si (t, ) n(t) (t),

i

1, m

,

0 t T ,

(8.1)

где

{

 

},

k

 

— вектор случайных (в общем случае) на-

1 N

 

k

,

чальных фаз k

элементарных сигналов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s

k

t

 

k ),

k 1 N

, из которых состоит ШПС

 

 

 

 

 

 

 

( ,

 

 

,

 

 

 

 

 

Si (t, ), длины N ; n(t) — модель АБГШ;

(t) — другие типы помех естественного и искусственного происхождения.

Обработка принятого сигнала при решении задачи различения сигналов сводится к наилучшему накоплению его энергии. В свою очередь, выбор метода накопления энергии сигнала зависит от априорной информации о статистических свойствах принятых элементарных сигналов. На рис. 8.1 представлена упрощенная (без радиочастотного заполнения) геометрическая модель одной реализации принятого колебания y(t) с числом элементарных символов N 7 .

В реальных каналах связи различают четыре основные модели принятых сигналов в зависимости от имеющихся априорных сведений о характеристиках и свойствах реальных каналов и шумоподобных сигналов.

294 Глава 8 | Практические системы связи с шумоподобными сигналами

Рис. 8.1. Геометрическая трактовка принципов образования математических моделей принятых ШПС

Модель 1. Детерминированный, или полностью известный сигнал. В этом случае все начальные фазы элементов известны и постоянны либо изменяются по детерминированному закону, т. е. элементарные сигналы когерентны, поскольку имеют постоянное соотношение между фазами. Оптимальный приемник детерминированных сигналов реализует когерентный метод приема в целом (с когерентным накоплением энергии элементарных сигналов). Практически принятая модель 1 полностью известного сигнала соответствует большому отношению сигнал/помеха на входе приемника — Ps / (Pn P ) 1 .

Модель 2. Начальные фазы k элементарных сигналов случайны, распределены по равномерному закону W ( k ) 1 / 2 и принимают одинаковые значения у всех элементов, как показано на рис. 8.1, б. В этом случае оптимальная обработка сигнала состоит в некогерентном методе приема с когерентным накоплением энергии элементарных сигналов. Другими словами, когерентно накапливаются (суммируются) все реальные части Re(si,k ) и все мнимые части Im(si,k ) элементарных сигналов si,k (t, jk ) , затем находится значение огибающей корреляционного интеграла

 

 

 

 

N

 

 

2

 

N

 

 

2

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

i,k

 

 

 

 

i,k

 

i

 

 

 

 

 

 

 

1, m

 

 

U

 

 

 

 

Re(s

 

)

 

 

Im(s

 

) ,

 

 

,

(8.2)

 

 

 

k 1

 

 

 

k 1

 

 

 

 

 

 

 

8.1. Оптимальные методы приема шумоподобных сигналов 295

решение принимается по критерию максимума правдоподобия

Max{Ui }, i 1, m .

Модель 3. Начальные фазы k элементарных сигналов случайны, распределены по равномерному закону W ( k ) 1 / 2 и изменяются независимо друг от друга, как показано на рис. 8.1, в. В этом случае оптимальная обработка сводится к некогерентному методу приема в целом с некогерентным накоплением энергии элементарных сигналов. Вначале приемник рассчитывает длину вектора каждого элементарного сигнала

vi,k (Re(si,k ))2 (Im(si,k ))2 , k 1, N , (8.3)

затем осуществляет накопление длин векторов vi,k (либо квадратов длин) всех элементарных сигналов и если выполняется неравенство

N

N

 

 

 

 

vi2,k

v2j,k

, i, j

 

i j ,

(8.4)

1, m,

k 1

j 1

 

 

 

 

то приемник принимает решение о передаче сигнала Si (t).

Модель 4. Сигнал неизвестной формы. Однако заметим, что практически часто известны вид модуляции, полоса частот, длительность посылки. Наконец, могут быть известны формы корреляционных функций разрешенных сигналов, например при реализации корреляционно-временных методов модуляции. Оптимальными методами приема в этих случаях являются автокорреляционные методы, при которых вычисляется кратковременная автокорреляционная

функция принятого сигнала y(t)

 

R( )

1

T y(t)y(t )dt ,

(8.5)

T

0

 

где T — достаточно большой интервал интегрирования. Блок-схема автокоррелятора представлена на рис. 8.2.

Рис. 8.2. Схема автокоррелятора

296 Глава 8 | Практические системы связи с шумоподобными сигналами

Таким образом, отличительной особенностью автокорреляционных систем по сравнению с взаимокорреляционными системами является то, что при корреляционной обработке сигнала в приемнике роль опорного сигнала играет сам принимаемый сигнал, точнее сумма полезного сигнала и помех. Поэтому автокорреляционные системы могут достаточно эффективно работать как в каналах с постоянными, так и в каналах с переменными параметрами, в том числе в каналах с многолучевым распространением. Вместе с тем автокорреляционные системы имеют достаточно высокий уровень собственных внутрисистемных помех. Это приводит к тому, что энергетические проигрыши автокорреляционных систем по сравнению с взаимокорреляционными составляют при вероятностях ошибок pe 10 4 не менее 10-15 дБ.

Результаты проведенного рассмотрения типовых моделей принимаемых ШПС позволяют провести классификацию оптимальных методов приема шумоподобных сигналов — рис. 8.3.

Ɇɟɬɨɞɵ ɨɩɬɢɦɚɥɶɧɨɝɨ ɩɪɢɟɦɚ ɒɉɋ

ȼɡɚɢɦɨɤɨɪɪɟɥɹɰɢɨɧɧɵɟ

Ⱥɜɬɨɤɨɪɪɟɥɹɰɢɨɧɧɵɟ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ʉɨɪɪɟɥɹɰɢɨɧɧɨ-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ʉɨɝɟɪɟɧɬɧɵɟ

ɇɟɤɨɝɟɪɟɧɬɧɵɟ

 

 

ɜɪɟɦɟɧɧɵɟ ɦɟɬɨɞɵ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ɇɟɬɨɞɵ ɫɥɟɞɹɳɟɝɨ

 

 

 

 

 

 

 

 

ɫ ɤɨɝɟɪɟɧɬɧɵɦ

ɫ ɧɟɤɨɝɟɪɟɧɬɧɵɦ

ɧɚɤɨɩɥɟɧɢɟɦ

ɧɚɤɨɩɥɟɧɢɟɦ

 

 

ɩɪɢɟɦɚ

Рис. 8.3. Классификация оптимальных методов приема ШПС

В дальнейшем рассмотрим ряд примеров практических систем связи с шумоподобными сигналами, которые также будем классифицировать в соответствии с реализуемыми методами оптимального приема сигналов.

8.2.Алгоритм работы и схема когерентного приемника различения шумоподобных сигналов (с когерентным накоплением)

Сущность когерентного метода приема сигналов модели 1 заключается в том, что в приемнике вычисляются свертки или корреляции принятого сигнала со всеми вариантами разрешенных шумоподобных

8.2. Алгоритм работы и схема когерентного приемника 297

сигналов, число которых равно m . Пусть, например, модель разрешенных сигналов

S

(t) A c

(t)cos t

, i

1, m

,

(8.6)

i

0 i

0

 

 

 

 

где ci (t) — бинарная (фазокодирующая) последовательность, тогда алгоритм работы оптимального когерентного приемника различения сигналов состоит в вычислении вектора корреляции

Zi

0T

y(t)Si (t)dt 0T

y(t)ci (t)cos 0tdt , i

 

,

(8.7)

1, m

где T N 0

— длительность каждого сигнала;

 

0

— длительность элементарного сигнала;

 

N

— число элементарных импульсов в шумоподобном

 

сигнале.

 

 

 

 

Схема когерентного приемника корреляционного типа различения шумоподобных (8.6) сигналов представлена на рис. 8.4 для случая, когда n m 7 .

Рис. 8.4. Схема когерентного приемника различения шумоподобных сигналов

298Глава 8 | Практические системы связи с шумоподобными сигналами

Вкогерентных системах радиосвязи различают два основных вида синхронизации: высокочастотную и временную. Устройство высокочастотной синхронизации (УВЧС) — рис. 8.4 — включает устройство

формирования когерентного напряжения cos 0t и представляет собой схему автоподстройки частоты и фазы (ФАПЧ) опорного колебания. Устройство временной синхронизации (УВС) обеспечивает синхронизацию по символам и словам, т. е. устанавливает начало и конец элементарных сигналов длительности 0 , а также начало и конец

N 0 . В конце каждого ин-

тервала времени T осуществляется отбор максимального значения корреляционных интегралов Max{Zi }, сброс интеграторов в нулевые начальные условия. Если по максимуму правдоподобия принято решение, что передан сигнал Si , то декодер источника (ДИ) направляет соответствующее сообщение ai получателю сообщений (ПС).

8.3.Алгоритм работы и схема некогерентного приемника

различения шумоподобных сигналов

с когерентным накоплением

Сущность данного метода приема заключается в следующем. В приемнике вычисляются проекции каждого элементарного сигнала (вектора, рис. 8.1, б) на два ортогональных колебания (декартовы оси X и Y ). Поскольку все векторы элементарных сигналов имеют одинаковую фазу, то естественно одноименные проекции этих векторов накопить (сложить) когерентно. Поэтому алгоритм работы приемника различения шумоподобных сигналов модели 2 сводится к вычислению огибающей корреляционного интеграла (8.2), который представим в виде алгоритма вычисления длины вектора принятого одночастотного шумоподобного сигнала

 

 

T

 

2

 

T

y(t)cˆi

 

2

Ui

0

y(t)ci

(t)cos 0tdt

0

(t)sin 0tdt

, (8.8)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где cˆi (t) — функция, сопряженная по Гильберту с функцией ci (t), т. е.

cˆ (t)

1

 

ci ( )

d ,

 

 

 

i

t

 

 

 

 

 

1

 

cˆi ( )

 

 

ci (t)

 

 

 

d .

(8.9)

 

t

 

 

 

 

 

 

8.2. Алгоритм работы и схема когерентного приемника 299

Решение о переданном сигнале принимается по критерию Max{Ui }, i 1, m в решающем устройстве, как это показано на рис. 8.5. При некогерентном приеме в целом достаточно выделить с помощью схемы УВЧС только синхронную частоту 0 опорного колебания, при этом фаза 0 опорного колебания может быть выбрана произвольной, например 0 0 . Однако схема УВС должна обеспечить фазирование комплексно-сопряженных по Гильберту опорных кодовых слов ci (t) и cˆi (t) с принятым сигналом.

Рис. 8.5. Структурная схема некогерентного приемника с когерентным накоплением (корреляционного типа)

Некогерентный прием с когерентным накоплением можно также реализовать при помощи согласованных фильтров. Величина Ui пропорциональна максимуму огибающей процесса на выходе согласованного с Si (t) фильтра.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Помощь Обратная связь Вопросы и предложения Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности