Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 [63] 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82

ветчики ракет, самолетов и т. п., не способные обеспечивать информацией об измеряемых координатах.

Помехоустойчивость системы с обратной связью оценивается остаточной вероятностью рост того, что после окончания передачи сообщения оно окажется искаженным. Кроме того, важной характеристикой таких систем является среднее число посылок данного сообщения, определяющее дополнительное время, которое требуется в среднем для передачи одного сообщения.

Рассмотрим прежде всего систему с переспросом. Когда в такой системе количество повторений для передачи одного сообщения не ограничено, а канал обратной связи работает безошибочно, величину рост можно вычислить следующим образом. При первой передаче данного сообщения в приемнике возможны правильный прием кодовой комбинации, обнаружение ошибки или ее необнаружение. Обозначив вероятность этих событий рпр, pi0 и piH, будем иметь

Рпр + Pio + Pin = 1-

Если в процессе первой передачи сообщения ошибка обнаружена, то по цепи обратной связи поступает сигнал переспроса и осуществляется повторная работа канала обратной связи. При второй передаче сообщения возможен тот же исход, что и при первой.

Регистрация искаженного сообщения происходит при появлении следующих несовместных сообщений:

- в процессе первой передачи сообщения ошибка не обнаружена;

- в процессе первой передачи сообщения ошибка обнаружена, а при второй передаче не обнаружена;

- ошибки обнаружены при первой и второй передачах сообщения, а в цикле третьей передачи ошибка не обнаружена и т. д.

Поэтому в системах связи с переспросом при pia = const, pio = const и отсутствии ограничений на время передачи одного и того же сообщения

Рост = Pin У Р* = -Г1Г- <8-2"9)

Как видно из формулы (8.2.9), величина р0Ч1 прямо пропорциональна р*„ и увеличивается с ростом pi0. При заданных типе и интенсивности помех, вероятности ptB и

pi0 зависят от структуры используемого кода. Если помехи не очень сильные, то pi0 < 1 и рост « р,н. В этих условиях рост приближенно равна вероятности piH того, что ошибка не обнаруживается. Величина р,н всегда меньше, чем вероятность ошибочного приема при применении исправляющего кода. Поэтому система с переспросом более помехоустойчива по сравнению с системой, в которой используется корректирующий код с одновременным обнаружением и исправлением ошибок. Наличие ошибок в канале обратной связи увеличивает рост> а ее вычисление в этих условиях и анализ даны в [75].

Среднее число Л/ср посылок сообщений по прямой цепи без учета ошибок в канале обратной связи равно

WCP= 1 Np(N). (8.2.10)

Здесь p (N) - вероятность того, что сообщение будет зарегистрировано после N посылок. Но р (N) можно найти как произведение вероятности р<г того, что ошибка будет обнаружена при передаче (N - 1)-й кодовой комбинации на вероятность регистрации сообщения 1 - ро0, т. е.

р№=р%Г1а-Роо)- (8-2.11)

Учитывая соотношения (8.2.10) и (8.2.11), находим

JVCP= 2 Л-О-Роо). (8.2.12)

Полученная формула характеризует сумму арифмети-ческо-геометрической прогрессии, равную

Ncp = 1/(1 -pt0). (8.2.13)

Отсюда видно, что даже при pi0 = 0,5-0,6 требуется Л/ср = 2-2,5. Следовательно, увеличение времени передачи и связанной с ним энергии сигналов в системе с переспросом оказывается незначительным.

Если подобным же образом рассмотреть системы с ретрансляцией, то можно убедиться в следующем [66, 75]. При отсутствии помех в канале обратной связи и неограниченном времени для передачи данного сообщения вероятность рост = 0- Это объясняется тем, что все искажения



обнаруживаются. В тех случаях, когда помехи в каналах прямой и обратной связи по структуре и интенсивности одинаковы, вероятность рост и среднее число посылок для систем с ретрансляцией могут вычисляться по формулам (8.2.9) и (8.2.13) соответственно. Однако следует помнить, что эти формулы справедливы лишь при независимом поражении помехами элементов кодовых комбинаций.

Следовательно, системы с ретрансляцией оказываются более помехоустойчивыми, чем системы с решающей обратной связью, однако различие их помехоустойчивости оказывается несущественным.

Общее для систем с обратной связью состоит в том, что при очень сильных помехах их помехоустойчивость может быть хуже, чем у систем без канала обратной связи. Условия, при которых теряются преимущества систем с обратной связью, зависят от энергетических характеристик сигнала и помех, вида помех и т. д. Эти условия по отношению к флуктуационным и хаотическим импульсным помехам подробно рассмотрены в [75].

8.3. АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНАЯ СЕЛЕКЦИЯ

При амплитудно-частотной селекции выделение сигналов в присутствии помех основывается на использовании их различий и по амплитуде и по частоте одновременно. Типичным для осуществления амплитудно-частотной селекции является устройство, выполненное по схеме ШОУ. Это устройство широко используется в радиосвязи для борьбы в приемном тракте с импульсными помехами большой амплитуды и малой длительности [7, 41, 42, 58, 84].

На рис. 8.3 показано устройство приемника, предназначенного для приема амплитудно-модулированных колебаний и включающего схему ШОУ. Схема ШОУ размещается на входе приемника. В ее состав входят три элемента:

Г"

Схема ШОУ

Широкопо лосный усилитель

Рис. 8.3.

Ограничитель амплитудный

Узкополос-

Детек-

усилитель

Выходное устройство

х "ju1

1 1 1 1

широкополосный усилитель, двусторонний симметричный амплитудный ограничитель и узко- K(f) полосный усилитель. Название схемы образовано начальными буквами наименований этих эле- с ментов.

Широкая А/ш и узкая А/у полосы пропускания усилителей Рис. 8.4. симметричны относительно центральной частоты входного напряжения /0. Допустим, что частотные характеристики К (/) усилителей имеют прямоугольную форму (рис. 8.4). Полоса пропускания Д/у согласуется с шириной спектра сигнала Д/с (Д/у « Д/с), полоса же Д/ш выбирается с учетом длительности тп помеховых импульсов (Д/ш 1/тп) и во много раз превышает полосу Д/г Среднее значение ширины спектра помехи существенно больше ширины спектра полезного сигнала.

Уровень ограничения устанавливается в соответствии с амплитудой сигнала ис (t) на выходе широкополосного усилителя. Так, например, при приеме телеграфного сигнала с амплитудной или частотной манипуляцией уровень ограничения Uorp равен амплитуде Uc сигнала ис (t), а при приеме амплитудно-модулированных сигналов вещательной станции уровень (уогр должен вдвое превышать амплитуду UHCC колебаний на несущей частоте при отсутствии модуляции. Если указанные условия выполняются, то полезный сигнал имеет на выходе схемы ШОУ максимально большую амплитуду, а передаваемые сообщения не подвергаются искажениям. На практике амплитуда принимаемых сигналов может изменяться в широких пределах в зависимости от дальности между корреспондентами, мощности передающей станции и т. д. Чтобы обеспечить оптимальное соотношение между уровнем ограничения и амплитудой сигнала, предусматривается возможность регулирования усиления широкополосного усилителя.

Если помеха представляет собой короткие неперекрывающиеся радиоимпульсы, то схема ШОУ существенно увеличивает отношение сигнал/помеха. Ниже поясняется принцип ослабления импульсных помех схемой ШОУ в предположении, что уровень ограничения регулируется в соответствии с амплитудой сигнала. На вход приемника воздействует высокочастотный импульс помехи ип (/) с прямоуголь-



ной огибающей, длительностью тп и амплитудой Un (рис. 8.5, а). На выходе широкополосного усилителя образуется импульс ивш (t) с экспоненциальной огибающей (рис. 8.5, б). Длительность фронта этого импульса определяется величиной тп (напомним, что полоса А/ш выбирается с учетом тп и равна А/ш 1/тп), а длительность среза - полосой пропускания А/ш. С помощью ограничителя резко уменьшается амплитуда, а следовательно, и энергия импульсной помехи. На выходе двустороннего симметричного ограничителя (см. § 7.2) помеха будет представлять собой импульс с трапецеидальной огибающей, амплитудой

Uoev и длительностью тпш и„(Щ ,,m-р (рис. 8.5, б). Если допу-

стить, что А/ш « 1/тп и, следовательно, помеховый импульс существенно не искажается широкополосным усилителем, то значение тпш можно оценить с помощью равенства

кш X X ехр [--°JLl™

II е„


(8.3.1)

Здесь кш - коэффициент усиления широкополосного усилителя; тш = = 1/3 А/ш - постоянная времени фильтра с полосой пропускания А/ш. Запись (8.3.1) предполагает равенство времени нарастания амплитуды помехи по экспоненциальному закону от уровня t/orp До максимума и времени ее уменьшения от максимума до И г Из (8.3.1) получим

огр-

ЗА In

Рис. 8.5.

(8.3.2)

Помет


Рис. 8.6.

Этот относительно короткий помеховый импульс воздействует на узкополосный усилитель. Постоянная времени основной фильтрующей системы

1/ЗА/у

(8.3.3)

На выходе второго усилителя колебания будут нарастать в течение времени тпш. В момент t = тпш амплитуда колебаний на выходе достигнет максимального значения

вых ку огр

где Ку - коэффициент усиления узкополосного усилителя.

Принимая во внимание (8.3.2) и (8.3.3), находим „,= S[--p(-ln)]. (8.3.4)

Вид помехи «пу (/) на выходе схемы ШОУ изображен на рис. 8.5, в.

При приеме телеграфного амплитудно-манипулирован-ного сигнала на выходе узкополосного усилителя образуется напряжение иСвых(0> показанное на рис. 8.6. Если на входе амплитуда сигнала составляет Uc, то на выходе широкополосного усилителя она будет равна Uc кш, следовательно, целесообразно допустить, что

(8.3.5) 385



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 [63] 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82



0.006