Лекции по Теории передачи сигналов   

8. Передача дискретных сообщений

8.1. Системы с частотной манипуляцией

Классическим примером систем передачи дискретных сообщений являются телеграфные системы, широко используемые как в проводных, так и на радиолиниях связи. В этих системах закодированное сообщение передается с помощью сигналов, которые в большинстве случаев представляют собой манипулированные колебания. K наиболее известным видам манипуляции относятся амплитудная, частотная и фазовая манипуляции (AM, ЧМ и ФМ). Амплитудная манипуляция вследствие сравнительно низкой помехоустойчивости имеет ограниченное применение. В настоящее время наибольшее применение нашла частотная манипуляция.

В гл.5 были рассмотрены оптимальные методы приема ЧМ сигнала. Здесь мы остановимся на менее сложных способах, которые по помехоустойчивости уступают оптимальному приему, однако благодаря своей простоте получили широкое распространение на практике. Существуют два основных способа приема сигналов ЧМ: прием по огибающей и прием по мгновенным значениям частоты.

При приеме двоичных сигналов по огибающей они разделяются с помощью узкополосных фильтров Ф, настроенных на частоты этих сигналов и f, и поступают на безинерционные амплитудные детекторы АД (рис. 8.1). Напряжения, образующиеся на выходе детекторов, сравниваются в схеме вычитания В. Знак выходного напряжения v определяется знаком наибольшего из напряжений, поступающих от детекторов. В решающем устройстве РУ формируется в зависимости от полярности v один из двух сигналов или v2, который соответствует переданному сигналу или u2. Регистрация полярности обычно производится в середине посылки, где уровень сигнала наибольший.

Если в качестве фильтров Ф используются согласованные фильтры, то, как легко заметить, в схеме рис. 8.1 будет иметь место оптимальный некогерентный прием двоичных сигналов с неизвестной фазой. В этом случае при воздействии на вход приемника гауссовой помехи помехоустойчивость приема оценивается вероятностью ошибки, определяемой выражением (5.71):

Для разделения ЧМ сигнала вместо согласованных фильтров часто используются полосовые фильтры с частотной характеристикой, форма которой близка к прямоугольной (рис. в.2). Полоса про- пускания каждого фильтра выбирается примерно равной:

                                                                                                             (8.1)

Рис.  8.1.  Структурная  схема  приемника                       Рис. 8.2   Частотные характеристики

ЧМ сигналов                                                                        фильтров ЧМ приемника

где — длительность элементарной посылки. Если на входе приемника действует гауссова помеха, то ее напряжение на выходе амплитудного детектора, где отсутствует сигнал, представляет собой огибающую помехи, которая, как известно, имеет распределение Рэлея (2.44). На выходе второго детектора напряжение отображает огибающую суммарного колебания сигнала и помехи, которая подчиняется закону обобщенного распределения Рэлея (2.49). Если огибающая помехи превысит огибающую суммы сигнала, и помехи, то произойдет ошибка. Нетрудно установить, что в этом случае условия приема аналогичны оптимальному некогерентному приему двоичных сигналов с неизвестной фазой. Поэтому вероятность ошибки здесь также определяется выражением (5.71), в которое, однако, вместо необходимо подставить отношение средних мощностей сигнала и помехи на выходе фильтра . Так как мощность помехи , то,используя выражение (8.1), можно записать

                                                                                         (8.2)

Отсюда следует, что согласованные фильтры обеспечивают примерно двукратный выигрыш по мощности по сравнению с полосовыми фильтрами. Для улучшения помехоустойчивости в схеме с полосовыми фильтрами обычно на выходе схемы вычитания включается фильтр нижних частот, который обеспечивает дополнительное подавление помех.

Схема приема сигналов ЧM по мгновенному значению частоты состоит из ограничителя и линейного частотного детектора (дискриминатора). Напряжение на выходе дискриминатора пропорционально мгновенной частоте входного суммарного колебания сигнала и помехи. Пусть частота сигнала s есть а частота сигнала  равна  Мгновенная частота принятого сигнала составляет сумму частоты переданного сигнала и приращения частоты за счет воздействия помехи. Очевидно, сигнал s будет зарегистрирован неправильно, если . Для сигнала s2 условием ошибочного приема является неравенство Анализ показывает, что эти методы приема в отношении помехоустойчивости примерно равноценны.

Влияние замираний сигнала можно исследовать методами, рассмотренными в разд. 5.7. Вероятность ошибки при рэлеевских замираниях по аналогии с формулой для некогерентного приема (5.81) определяется выражением

                                                                                                                                                                                     (8.3)

где  — отношение средних мощностей сигнала и помехи.



*****
Новосибирск © 2009-2017 Банк лекций siblec.ru
Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.