Файл: Шумоподобные сигналы в системах передачи информации..pdf

В начале работы осуществляется поиск сигнала по частоте путем перестройки частоты гетеродина приемника по программе до срабаты­ вания поискового порогового устройства (ППУ). После «захвата» сигнала по частоте включается устройство синхронизации по частоте (УСЧ) и поиск прекращается. Устройство синхронизации по частоте может представлять собой частотный дискриминатор, сигнал ошибки

скоторого управляет частотой гетеродина приемника.

Всвязи с тем, что СФ инвариантен к задержке сигнала, в таких схемах поиск по задержке не осуществляется. Однако остается не­ обходимость фиксировать момент появления основного выброса ФАК при приеме первого сигнала и, пользуясь им, обеспечивать функцио­ нирование схемы слежения за задержкой, так как в системах, исполь­ зующих ШПС, обязательно требуется стробирование момента приня­

на поисковое пороговое устройство, которое управляет включением и режимом устройства синхронизации по задержке (УСЗ), и на УСЗ. УСЗ может работать по принципу или следящей системы, осуществляю­ щей слежение за временным положением импульсов на выходе де­ текторов, или узкополосного накопительного устройства. Напряже­ ние, поступающее с УСЗ, управляет устройством формирования синхро­ импульсов (УФСИ), импульсы с которого подаются в необходимые точки схемы.

Как будет видно из дальнейшего, реализация радиочастотных со­ гласованных фильтров для ШПС часто связана со значительными труд­ ностями, поэтому целесообразно рассмотреть также другой вариант построения схем, в которых применяются видеочастотные СФ, поз­ воляющие вести прием некоторых видов ШПС, например ФМн, и предъявляющие менее жесткие требования к элементам по точности, стабильности и высокочастотное™. При этом основной особенностью является использование синхронных детекторов, которые позволяют перевести спектр сигнала в область видеочастот. При этом схема в це­ лом остается линейной. Неизвестность фазы сигнала привоДит к не­ обходимости применения двух каналов с двумя квадратурно включен­ ными синхронными детекторами, двумя видеочастотными фильтрами с квадраторами и суммирующим устройством.

Пример схемы с видеочастотными СФ приведен на 'рис. 6.3.2. В этой схеме сигналы с выхода приемника поступают на синхронные детекторы (СД), на опорные входы которых подается напряжение с ге­ нератора опорного напряжения (ГОН) непосредственно или через фазо­ вращатели (ФВ), осуществляющие сдвиг фазы на л/2. Видеокоды с выходов синхронных детекторов поступают на согласованные видео­ частотные фильтры (ВСФ). Результаты согласованной фильтрации квадрируются и после суммирования сравниваются в УПР с результа­ том работы другого канала.

Сопряжение таких фильтров с приемником, устройством вторичной обработки и устройством поиска и синхронизации осуществляется так же, как и радиочастотных фильтров.

197

Как будет показано ниже, использование радиочастотных и ви­ деочастотных фильтров дает возможность осуществлять прием сигна­ лов с ограниченной базой.

В случае необходимости приема сигналов с большими базами или для облегчения требований к элементам фильтров в некоторых слу­ чаях могут быть использованы многокаскадные или составные согла­ сованные фильтры. Основная особенность таких фильтров состоит в сле­ дующем. Сигнал можно представить состоящим из частей, или сегмен­ тов, каждый из которых можно рассматривать как ШПС с базой Б с = = Bs/Nc, где Nс — количество сегментов. Для оптимальной обра­ ботки каждого из сегментов можно использовать СФ на значительно меньшую базу, причем часто согласованные фильтры на все сегменты

Рис. 6.3.2.

могут быть построены с использованием общих элементов. Отклики на выходах этих фильтров могут быть обработаны совместно фильтром, который согласован с их последовательностью. Составные СФ поз­ воляют получить большие преимущества, если они реализуются с ис­

очередь состоит из своей квазислучайной последовательности простых элементов (см. гл. 3). В седьмой главе даны квазиоптимальные схемы обработки таких сигналов с использованием детектора после фильтра, согласованного со сложным элементом.

Для линейной обработки таких сигналов может быть использована, например, схема, в которой сложные элементы (СЭ) с базой Б с э , яв­ ляющиеся противоположными внутри данного сигнала и ортогональ­ ными по отношению к сложным элементам другого сигнала, обрабаты­ ваются радиочастотными СФ. Затем в квадратурных ветвях осущест­ вляется синхронное детектирование, в результате появляются откли­ ки в виде огибающих ФАК сложных элементов сигнала, которые «удли­ няются» с помощью линейных удлинительных устройств, реализо­ ванных, например, на линиях задержки. На выходе удлинитель-

198

ных устройств получаются видеокоды с базой, равной Б3/Бсэ= NC3, которые обрабатываются видеочастотными СФ, отклики которых воз­ водятся в квадрат, суммируются и подаются на устройство принятия решения. Применение такого метода для приема составного сигнала позволяет получить ряд преимуществ, например, уменьшить количество отводов в линиях задержки, существенно снизить требования к точ­ ности изготовления и стабильности элементов фильтров, к их частотным характеристикам и т. д. (см. § 6.10), так как на радио- и видеочастоте обрабатываются «сигналы» с небольшой базой.

Влияние неидеальности элементов СФ и паразитных параметров на потери достоверности и энергии оказывается обычно более сущест­ венным, чем в корреляторах, и приводит к ограничению величины базы сигнала, для которой могут быть реализованы СФ.

6.4. Влияние отклонений коэффициентов переда­ чи и смещений, эквивалентных смещению порога, на достоверность и потери энергии

6.4.1. Причины влияния отклонений

коэффициентов передачи и смещения порога на потери

Всем функциональным устройствам и каскадам, помимо специфи­ ческих неидеальностей, свойственно наличие отклонений и нестабильностей коэффициентов передачи, что вызывает отклонения коэффициен­ тов передачи каналов УОО и приводит к потерям во всех реальных схемах оптимального приема.

Под каналами УОО или просто каналами здесь будут пониматься параллельные ветви УОО, состоящие из последовательного соединения одинаковых функциональных устройств.

Для того чтобы выявить требования, которые предъявляет реа­ лизация устройств оптимальной обработки к точности и стабильности коэффициентов передачи каскадов и функциональных устройств, в этом параграфе будет рассмотрено, как указанные неидеальности сказы­ ваются на потерях достоверности и энергии.

При наличии отклонений коэффициента передачи установленный порог перестает быть оптимальным, что, очевидно, приводит к поте­ рям. В качестве примера на рис. 6.4.1 показаны распределения напря­ жений смеси w (гп р ) и помехи w (zx р ) при приеме сигнала с пассив­ ной паузой при реальном коэффициенте передачи /Ср , большем, чем идеальный коэффициент Ко, с которым согласовано идеальное значе­ ние порога П0 . На том же рисунке пунктиром показаны функции рас­ пределения смеси и помехи при идеальном коэффициенте передачи.

Кроме того, может наблюдаться смещение величины порога, что также нарушает его оптимальность и приводит к потерям.

В некоторых схемах, например с видеочастотными корреляторами, • неизбежно возникает дрейф нуля в перемножителях и усилителях постоянного тока. В результате на пороговое устройство помимо напряжения, определяющегося помехами и сигналом, подается пара-

199

зитное дополнительное постоянное напряжение, что эквивалентно смещению порога. Поэтому ниже будет использовано общее понятие эквивалентного смещения порога, которое учитывает и неидеальность порогового устройства и действие паразитных постоянных состав­ ляющих.

Следует отметить разницу влияния неидеальности коэффициента передачи и эквивалентного смещения порога. В обоих случаях наблю­ дается нарушение оптимальности порога, однако при отклонениях коэффициента передачи происходит изменение дисперсии распределе­ ния напряжений на входе устройства принятия решения, а при эквива­ лентном изменении порога — не происходит.

Рис. 6.4.1.

В этом параграфе будем полагать, что отклонения коэффициентов передачи каналов и эквивалентные смещения порогового уровня или их вероятностные характеристики известны. Методика получения по­ следних по вероятностным характеристикам неидеальностей функцио­ нальных устройств и элементов схем будет дана в следующем пара­ графе.

При анализе влияния указанных неидеальностей будем полагать, что в остальном устройство оптимальной обработки работает идеаль­ но. Будет рассматриваться только режим передачи информации как основной для систем связи. В режиме поиска отмеченные выше неиде­ альности также оказывают значительное влияние, но этот вопрос тре­ бует отдельного рассмотрения.

6.4.2. Влияние отклонений коэффициента передачи

канала и эквивалентных смещений порога в схемах приема сигнала с известной фазой и пассивной паузой

ортогональных сигналов с известной фазой имеют небольшое практиче­ ское значение, их анализ наряду со случаями, часто встречающимися на практике, интересен с методической точки зрения и полезен для полу­ чения полного представления о характере влияния указанных выше неидеальностей.

200

Обозначив через Kz0 и Kzv соответственно идеальный и реаль­ ный коэффициенты передачи такой схемы, подставив новые парамет­

роятность ошибки увеличивается. Это можно рассматривать как потери энергии.

Зависимости вероятностей ошибок для этого случая от EJNn при различных значениях Kz p/Kz о. полученные из (6.4.1), представлены

логичные зависимости для рассмотренных ниже случаев позволяют найти допустимую величину отклонения коэффициента усиления, если заданы допустимые потери энергии или достоверности.

Если коэффициент усиления величина случайная, то, пользуясь

201