Помехоустойчивость приема дискретных сигналов. Способы приема дискретных сигналов

Под потенциальной помехоустойчивостью понимают предельно достижимую помехоустойчивость при заданных сигналах и видах помех. Ее нельзя превысить никакими способами обработки сигналов при существующей помехе в заданной системе связи.

Приемник, обеспечивающий максимальную (потенциальную) помехоустойчивость приема, называют оптимальным.

Помехоустойчивость приема дискретных сигналов оценивается вероятностью ошибки при приеме заданных сигналов. Он зависит от вида модуляции и от способа приема. Для передачи дискретных сигналов используют дискретную амплитудную (ДАМ), частотную (ДЧМ), фазовую (ДФМ), относительную фазовую (ДОФМ) модуляции.

Наибольшую потенциальную помехоустойчивость (возможную минимальную вероятность ошибки) дает система с ДФМ, затем идут системы с ДОФМ, ДЧМ, ДАМ. Использование ДФМ дает энергетический выигрыш по сравнению с ДЧМ в 2 раза (на 3дБм), а по сравнению с ДАМ – в 4 раза (на 6 дБм). ДОФМ использует преимущества ДФМ. Данный вид модуляции менее помехоустойчив, чем ДФМ и более помехоустойчив, чем ДАМ. По сравнению с ДЧМ, ДОФМ более помехоустойчива при малых помехах и менее помехоустойчива при сильных помехах.

ДЧМ используется при необходимости обеспечить помехоустойчивость, в каналах с высоким уровнем помех, где ДОФМ и ДАМ дают меньшую помехоустойчивость. Используется чаще всего в радиоканалах с высоким уровнем помех при высокой скорости передачи.

Существует два способа приема:

- когерентный, где при демодуляции используется информация о фазе принимаемого сигнала выносятся по мгновенным значениям напряжениям сигнала;

- некогерентный, при котором сведения о фазе сигнала не используются, а решения о принимаемом сигнале выносятся по значениям его огибающей.

Эти способы приема могут использоваться для любых видов модуляции. Когерентные методы приема требуют значительного усложнения схем приемника, для оценки фазы принимаемого сигнала. Поэтому здесь целесообразно использовать ДФМ, дающую наибольшую помехоустойчивость, а некогерентный прием лучше совмещать с ДАМ и ДЧМ, что упрощает схемы приемников и определяет менее жесткие требования к стабильности частоты сигнала.

В каналах различного типа есть ограничения на вид модуляции и способа приема. В каналах с быстрыми флуктуациями фазы и частоты неэффективно использовать ДФМ и ДЧМ (усложняются схемы приемников, что не окупается достигнутым при этом увеличением помехоустойчивости). Систему с ДФМ нельзя использовать при некогерентном приеме т. к. при ДФМ информация заложена в изменении фазы сигнала, а при неизвестной или неопределенной фазе сигналов они не различимы.

В каналах с неопределенной фазой сигнала на приеме приходится отказываться от применения когерентного метода приема даже в тех случаях, когда с помощью сложных устройств можно оценить начальную фазу принимаемого сигнала. При этом используют алгоритм приема, построенный в предположении, что начальная фаза принимаемого сигнала неизвестна, – т.е. некогерентный способ приема.

Однако в каналах с медленными флуктуациями фазы путем ее оценки можно достаточно надежно предсказать ее на интервале анализа. При этом можно реализовать оптимальный когерентный прием, т. к. фаза изменяется достаточно медленно, и разности фаз между соседними единичными элементами практически сохраняются. Здесь вполне возможен когерентный прием с применением ДОФМ. Тоже и с ДЧМ в каналах с медленными флуктуациями частоты.

Оптимальный когерентный приемник ДЧМ сигналов является оптимальным в каналах с медленными флуктуациями фазы и частоты, позволяющими реализовать когерентность приема при требовании обеспечения высокой помехоустойчивости.

Задача 2

Разработать структурную схему системы связи и рассчитать основные ее параметры, а именно:

а) разработать структурную схему системы связи для заданного вида модуляции и способа приема: структурная схема должна включать на передающей стороне источник непрерывных сообщений, преобразователь сообщения в аналоговой сигнал, устройства преобразования аналогового сигнала в цифровой ИКМ сигнал, модулятор, фильтр и устройства обратного преобразования на приемной стороне схемы;

б) предполагая, что передаваемый информационный сигнал является аналоговым с шириной спектра F, описать преобразования, которым он подвергается в АЦП при переходе к цифровому ИКМ сигналу: составить кодовые комбинации цифрового ИКМ сигнала, в соответствии с заданным числом уровней квантования М, код двоичный симметричный, верхнюю частоту спектра аналогового сигнала взять равной F_в = F, квантование равномерное, шаг квантования равен Δ=2 у. е.;

в) определить интервал дискретизации Т_д сигнала;

г) определить тактовый интервал Т_Т длительность единичного элемента кодовой комбинации и скорость передачи информации ИКМ сигнала в N-канальной цифровой системе передачи;

д) определить полосу пропускания канала системы связи;

е) отдельно изобразить структурные схемы модулятора и демодулятора с указанием алгоритмов их работы и соответствующими осциллограммами сигнала.

Исходные данные к задаче:

а) в качестве положительного импульса, который необходимо закодировать, взять импульс с амплитудой, равной двум последним цифрам зачетной книжки, а в качестве отрицательного импульса – взять импульс с амплитудой, равной половине амплитуды положительного импульса.

Если номер зачетной книжки заканчивается на 01, 02 и т. д. до 10, необходимо увеличить эти числа в 12 раз, если номер варианта превышает заданное количество уровней квантования взять импульсы с амплитудами, равными половине и четверти номера варианта.

б) остальные исходные данные к задаче приведены в таблицах 2.1, 2.2 и 2.3.

Таблица 2.1

Последняя цифра номера варианта	Вид модуляции и способ приема
1, 7 2, 8 3, 9 4, 0	ДАМ, оптимальный когерентный прием ДАМ, неоптимальный прием ДЧМ, оптимальный когерентный прием ДЧМ, неоптимальный прием ДОФМ, оптимальный когерентный прием (сравнение полярности) ДОФМ, неоптимальный прием (сравнение фаз)

Таблица 2.2

Предпоследняя цифра номера варианта
F, кГц   М

Таблица 2.3

Последняя цифра номера варианта
N

Дата добавления: 2014-12-07