4.7. Методы борьбы с аддитивными помехами

Аппаратурные и системные методы

Как уже упоминалось, основными типами аддитивных помех в КВ диапазоне являются: сосредоточенные помехи (СП), импульсные помехи (ИП) и флуктуационные помехи (ФП).

Методы борьбы с сосредоточенными по спектру помехами можно условно разделить на аппаратурные и системные.

Аппаратурные методы основаны на обеспечении высокой избирательности приемника по соседнему каналу, обеспечении широкого динамического диапазона принимаемых сигналов, создании синтезатором высокостабильной сетки частот с малым шагом и обеспечение возможности быстрой перестройки приемника, а в некоторых случаях одновременно передатчика, по частоте.

Системные методы основаны:

- на выборе и использовании полосы частот, в которых помехи минимальны;

- на адаптации к изменяющейся помеховой обстановке - смене рабочих частот и используемых для связи сигналов с целью уменьшения воздействия помех на достоверность приема.

Системные методы, как правило, предполагают возможность оценки помеховой обстановки и наличие прямого и обратного каналов связи.

Следует отметить, что весьма устойчивыми к воздействию сосредоточенных по спектру помех являются ШПС с больной базой (), которые, с одной стороны, ослабляют узкополосную помеху в раз и, с другой стороны, допускают режекцию этой помехи [5].

Для борьбы с импульсными помехами в КВ диапазоне применяется схема ШОУ, используется помехоустойчивое кодирование с исправлением пакетов ошибок. Как и в случае борьбы с замираниями, используют также перемежение и сигналы с частотновременной избыточностью, устойчивые к воздействию импульсных помех.

Для ослабления воздействия флуктуационной помехи на достоверность приема необходимо обеспечить высокую энергетику радиолинии, что достигается выбором достаточно большой мощности передатчика, а также применением эффективных антенн и помехоустойчивых методов модуляции.

Наиболее широко в КВ радиосвязи распространён метод борьбы с импульсными помехами, основанный на применении схемы ШОУ. Суть метода иллюстрируется на рис. 4.16

Рис. 4.16

Сначала широкополосный усилитель (ШПУ) практически без искажений усиливает импульсную помеху до уровня, при котором флуктуационные шумы приближаются к порогу ограничителя. Затем импульсная помеха жестко ограничивается и с выхода ограничителя сигнал подается на узкополосный, согласованный с шириной спектра полезного сигнала, фильтр основной УПФ селекции. Если бы такое ограничение не осуществлялось, то переходный процесс после воздействия мощного импульса на узкополосный фильтр продолжался бы более продолжительное время(рис. 4.17).

Рис.4.17

К методам борьбы с ИП, реализуемым непосредственно в приемнике, относится также бланкирование импульсных помех. Сущность метода заключается в том, что обнаруживается интервал времени воздействия ИП и на это время запирается вход приемника. Указанный метод реализуется структурной схемой, представленной на рис. 4.18

Рис 4.18

Другие методы защиты от ИП являются более сложными и решаются на системном уровне.

Методы борьбы с пакетами ошибок

Наряду с методами борьбу с ИП, используемыми непосредственно в приемнике (ШОУ, бланкирование), существуют более сложные, менее распространенные, но весьма эффективные системные методы, позволяющие повысить устойчивость связи к пакетам (пачкам) ошибок, возникающим при действии ИП на радиолинии передачи дискретной информации.

Исторически одним из первых способов борьбы с пачками ошибок стало кодирование по методу Блоха-Харкевича (БХ-кодирование). Оно основано на блочных кодах, предназначенных для исправления независимых ошибок, но используемых специальным образом. Сущность его чрезвычайно проста и состоит в том, что символы комбинации блочного кода передаются не непосредственно друг за другом, а разносятся на некоторый интервал . Этот интервал берется таким, чтобы ошибки в комбинации возникали независимо, т.е. , где - интервал корреляции ошибок. Таким образом, при БХ-кодировании осуществляется декорреляция ошибок по времени.

Особенности БХ-кодироваиия могут быть пояснены следующим образом. Разобьем всю последовательность информационных символов, подлежащую передаче, на отрезки длиной N символов каждый. Возьмем к таких после-довательных отрезков и расположим их друг под другом:

(4.2)

Закодируем каждый столбец помехоустойчивым (n,k) - кодом, предназначенным для борьбы с независимыми ошибками. Для этого добавим по заранее выбранному алгоритму в каждый столбец избыточных символов:

(4.3)

Передачу всего массива (4.3) осуществим последовательно строчку за строчкой. Этот массив может рассматриваться как кодовая комбинация БХ-кода, содержащая N k информационных и N r избыточных символов, т.е. комбинация ( Nn, Nk ) - кода. Совершенно очевидно, во-первых, что если число N взято таким, при котором длительность строки (4.3) равна (где - длительность символа), то ошибки в каждом столбце, т.е. в каждой комбинации исходного (n, k)- кода, будут возникать независимо. Во-вторых, если в столбце используется код, исправляющий все ошибки кратности , то БХ-код исправит любую пачку ошибок длиной

(4.4)

Действительно, пусть, например, I и произошла пачка ошибок длиной N .Тогда в любом столбце (4.3) окажется не более одной ошибки, в результате все они будут исправлены, т.е. будет исправлена вся пачка. Если , то при в любом столбце окажется не более двух ошибок, и пачка ошибок будет исправлена и т.д.

Очевидным методом повышения устойчивости системы связи к воздействию импульсных помех является также использование сигналов с большой длительностью (в этом случае ИП поразит только часть сигнала). Однако, для того, чтобы при увеличении длительности сигналов не снижалась скорость передачи информации, необходимо использовать М-ичные ансамбли сигналов, что существенно усложняет устройства формирования, обработки и синхронизации сигналов.