Лекции по Теории передачи сигналов   

4. Методы обработки сигналов в приемнике

4.2. Методы накопления

Одним из эффективных и широко применяемых в различных вариантах методов борьбы с помехами является метод накопления. Сущность метода состоит в том, что сигнал или его элементы многократно повторяются. На приеме отдельные образцы сигнала сличаются (обычно суммируются), и так как различные образцы по-разному искажаются помехой в силу независимости последних, то можно восстановить переданный сигнал с большей достоверностью.

В простейшей форме метод накопления часто применяется при телефонном разговоре в условиях плохой слышимости, когда переспрашивают и повторяют одно и то же слово по нескольку раз.

В случае телеграфной связи каждая кодовая комбинация, состоящая из элементов 0 и 1, передается несколько раз. Если вероятность сбоя символов 1 и 0 одинакова, то на приеме решение выносится «по большинству», т. е. воспроизводится символ 1 на данной позиции, когда их число на этой позиции больше числа символов 0, и, наоборот, воспроизводится 0, когда число «нулей» больше числа «единиц»:

переданная комбинация                                                                                   01001

первая принятая                                                                                               00001

вторая                                                                                                               11010

третья                                                                                                               01101

воспроизведенная комбинация                                                                       01001

Заметим, что можно было бы получить п образцов сигнала не путем их повторения во времени, а путем передачи по независимым каналам, разделенным по частоте, или каким-либо другим способом.

Существуют и другие разновидности метода накопления. К ним, в частности, относится метод синхронного накопления, нашедший применение в радиолокации. При этом методе на протяжении посылки сигнала берется не один отсчет, а несколько. На приеме эти отсчеты суммируются в накопителе.

Пусть отдельные отсчеты принятого сигнала:

, ,…                                                                      (4.1)

тогда сумма отсчетов

                                                            (4.2)

Величина b = ns представляет собой полезный сигнал на выходе

приемника. Случайная величина  представляет собой помеху. Отношение сигнала к помехе на выходе приемника  равно:

                                                 (4.3)

Здесь мы полагали, что  некоррелированы и имеют одинаковое распределение,   отношение сигнала к помехе на входе приемника.

Таким образом, при описанных условиях накопление отсчетов сигнала позволяет увеличить отношение сигнала к помехе на выходе приемника ровно в п раз. Суть дела сводится к тому, что мощность сигнала при суммировании растет пропорционально п2 (складываются напряжения), а мощность помехи — пропорционально п (суммируются мощности). Поэтому отношение сигнала к помехе увеличивается в п раз, если помехи независимы. При наличии корреляции между значениями помехи этот выигрыш будет меньше.

Метод накопления можно осуществить, беря не сумму отсчетов xk, а интеграл непрерывно изменяющейся функции x(t)=s+(t) за время Т, равное длительности сигнала,

Здесь b — также постоянная, выражающая сигнал на выходе накопителя (интегратора), а | — случайная величина, определяющая помеху на выходе интегратора.

Определим дисперсию случайной величины

                  (4.4.)

где функция корреляции помехи . Если спектр помехи равномерен в достаточно широкой полосе частот F, т. е. интервал корреляции помехи , то конечные пределы интегрирования могут быть заменены на бесконечные:

                                                                       (4.5)

где . По определению (2.24) интервал корреляции

                                                                                     (4.6)

В рассматриваемом случае и . Следовательно,

Тогда отношение сигнала к помехе на выходе интегратора будет

                                                                    (4.7)

Итак, выигрыш, получаемый при интегрировании, тем больше, чем больше отношение . Описанный способ приема называется интегральным.

Заметим, что  есть число независимых отсчетов помехи на интервале Т. Это означает, что ф-лы (4.3) и (4.7) совпадают, т. е. замена суммирования независимых значений непрерывным интегрированием дополнительного выигрыша не дает. Однако практическая реализация метода интегрирования осуществляется проще, чем суммирование дискретных значений. Так, при приеме телеграфных сигналов в качестве интегратора широко используется цепочка RC, разряжаемая синхронно по окончании каждой элементарной посылки (рис. 4.2). В конце каждой посылки заряд на емкости приблизительно пропорционален интегралу входного сигнала. Додетекторное интегрирование можно осуществить с помощью резонатора большой добротности.

В простейшем случае таким резонатором может быть колебательный контур.

Рис. 4.2. Простейшая  схема интегратора



*****
© Банк лекций Siblec.ru
Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.