Sistemy_shirokopolosnoy_radiosvyazi_2009

84 Глава 2 | Помехоустойчивость аналоговых методов передачи непрерывных сообщений

Прямая — Интегральная: например, АМ—ЧМ; ФМ—ЧМ; АИМ—ЧМ и др.

где 2 f — текущая частота, которая принимает значения в границах, которые занимает спектр многоканального со-

В общем случае для систем с ЧРК величина относительной СКО на выходе i — го канала определяется соотношением

Проиллюстрируем методику расчета потенциальной помехоустойчивости многоканальных СРС на конкретных примерах.

2.8.2.Пример расчета потенциальной помехоустойчивости

системы с ЧРК типа АМ — ЧМ

Расчет начинают с записи аналитического выражения высокочастотного сигнала типа АМ-ЧМ

где D AM (t) — групповой сигнал (нормированное многоканальное сообщение).

В соответствии с (2.90) и учитывая (2.45), находим

Приняв во внимание (2.86) и проводя интегрирование в (2.93), получаем

поскольку канальные сигналы являются узкополосными процессами,

86 Глава 2 | Помехоустойчивость аналоговых методов передачи непрерывных сообщений

где среднее значение квадрата нормированного сообщения D(t) практически лежит в диапазоне

Из анализа выражения (2.99) следует ряд важных выводов. Отметим некоторые из них. Во-первых, остаются в силе выводы, сделанные в случае одноканальных систем с ЧМ, для больших отношений сигнал/шум на входе и неискажающих характеристиках всех трактов приемника. С увеличением номера канала возрастает fni и, следовательно, увеличивается СКО при прочих равных условиях. Важно отметить, что СКО определяется в явном виде через отношение сигнал/шум на входе приемника, таким образом, через СКО несложно найти выражения для ряда других показателей качества работы СРС, например значение выигрыша (2.42).

2.8.3.Пример расчета потенциальной помехоустойчивости

системы с ВРК типа АИМ — ЧМ

Аналитическое выражение высокочастотного сигнала АИМ — ЧМ имеет вид

TП 12 Fr ;

Fr — верхняя граничная частота передаваемых сообщений; r m 2U0 — максимальное значение амплитуды модулирован-

ных импульсов,

mаим — коэффициент амплитудно-импульсной модуляции (принятый одинаковым во всех каналах);

Dki (t) — нормированное сообщение i-го канала.

Из (2.102) видно, что АИМ — прямой вид модуляции. Для расчета коэффициента AS2 (2.6) найдем сначала среднее значение квадрата частной производной

Поскольку импульсы f (t t ) , v 1, n являются ортогональными (независимыми), т. е. не пересекаются во времени, то среднее квадрата суммы равняется среднему суммы квадратов

Коэффициент

на входе приемника реальная помехоустойчивость практически достигает или весьма близка к потенциальной их помехоустойчивости.

Контрольные вопросы и задачи

1.Какими математическими моделями принято описывать непрерывные сообщения r(t) ?

2.Какой критерий оптимального приема непрерывных сообщений используют наиболее часто?

3.Что собою представляет функционал правдоподобия принятой реализации y(t) S[r(t), t] n(t) , где n(t) — белый гауссовый шум?

4.Объясните методику применения критерия максимума правдоподобия для оценки непрерывного сообщения r(t) .

5.Дайте вероятностное толкование сущности порогового явления и объясните способы снижения порогового отношения сигнал/шум на входе приемника.

6.Наблюдаемая на входе приемника реализация имеет вид

y(t) cos( 0t ) n(t) , где − неизвестный (оцениваемый) коэффициент передачи канала связи; — параметр, который мешает (случайная начальная фаза); n(t) — белый гауссовый шум. Необходимо:

6.1.Найти максимально правдоподобную оценку коэффициента передачи канала связи.

6.2.Синтезировать оптимальную структуру измерителя коэффициента передачи канала связи.

6.3.Для больших отношений сигнал/шум на входе найти закон распределения ошибки измерения ˆ , его среднее значение и дисперсию [87].

7.Приведите структурную схему следящего демодулятора ФМ — сигналов для случая больших отношений сигнал/шум на входе и найдите оценку его реальной помехоустойчивости. Почему на практике преимущественно используют частотную модуляцию (ЧМ)?

8.Приведите схемы реальных приемников сигналов с АМ, ЧМ, ФМ и проведите сравнительный анализ их помехоустойчивости на физическом уровне.

90 Глава 2 | Помехоустойчивость аналоговых методов передачи непрерывных сообщений

9.Дайте геометрическое толкование сущности нормальных и аномальных ошибок относительно аналоговых методов передачи непрерывных сообщений.

10.Как оцениваются потенциальная и реальная помехоустойчивости многоканальных СРС?

11.Запишите аналитические выражения сигналов для систем с ЧРК типа: АМ-АМ; ЧМ-АМ; ЧМ-ЧМ и найдите их потенциальную помехоустойчивость [21].

12.Запишите аналитические выражения сигналов для систем с ВРК типа: ВИМ — АМ; ШИМ — ЧМ; АИМ — ФМ и найдите их потенциальную помехоустойчивость [21].

13.Дайте определение и объясните физический смысл показателей энергетической и частотной эффективностей систем с ВРК и систем с ЧРК.

Глава 3 Принципы построения | систем радиосвязи

с шумоподобными сигналами

93

3.1.Определение и общие свойства шумоподобных сигналов

Длительное время в радиотехнике единственным носителем, или переносчиком информации, являлось простое синусоидальное колебание, методы модуляции которого постепенно совершенствовались. Затем выдающиеся работы академика В. А. Котельникова привели к созданию принципиально новых —импульсных систем связи, характерным примером которых являются многоканальные системы связи

свременным уплотнением.

Впоследние несколько десятилетий предложен в многочисленных работах и продолжает усиленно совершенствоваться новый вид носителя информации — широкополосный шумоподобный сигнал [3—18, 25—33]. Шумоподобными сигналами (ШПС) называют такие сигналы, у которых произведение ширины спектра F на длительность T много больше единицы, т. е. база B сигнала

Шумоподобные сигналы иногда называют сложными, или составными, в отличие от простых сигналов с базой B 1 . Шумоподобные сигналы обладают многими практически привлекательными свойствами. Эти сигналы нашли широкое применение в радиолокации, радиосвязи и радиоуправлении, а в последнее время используются в таких областях, как метеорология, сейсмология, ионосферное зондирование, портовая навигация, контроль движения в аэропортах, определение дефектов в металлах и экспериментальный анализ пограничных слоев между различными средами. Особо отметим широкое практическое применение ШПС при разработке современных систем мобильной связи 3G — 3-го поколения CDMA-технологий на базе стандарта IS-95 [34].

На рис. 3.1 показана обобщенная схема, иллюстрирующая принцип формирования ШПС.