Файл: Свириденко С.С. Основы синхронизации при приеме дискретных сигналов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.07.2024
Просмотров: 148
Скачиваний: 0
не принадлежит Т. Максимальное число кодовых комбинаций, об разующих код без запятой, не 'превосходит вели чины [92]
т
тде сумма берется но всем делителям I числа т, а щ(/) — функция Мебиуса:
1, |
если |
/ = 1 , |
|
0, |
если |
I делится |
на квадрат, |
р(0 = |
|
если I = |
... ad, |
где |
|
||
|
ас— простые числа . |
Одним из видов -кодов без запятой является код с синхронизи рующим префиксом [19]. 'Каждая УѴ-элѳментная кодовая комбина ция этого «ода .имеет синхронизирующий префикс в качестве пер вых k символов. Оставшиеся N —k символов должны выбираться так, чтобы в 'них не было ни одного блока в k символов, совпадаю щего с синхронизирующим префиксом. По этому принципу выби рается ансамбль кодированных сигналов [19, 93]. 'Совпадать могут только блоки из /е символов, являющиеся началом любой кодовой комбинации. Например, для выбранного префикса 0101 комбина ция 01011101100 допустима для передачи .информации, а комби
нации 01011101010, |
Ö1010010101 — нет. |
При больших N верхняя граница ансамбля равна 2N/N, если |
|
fe =l[Iog2(Л^logoe)] ([ |
] здесь 'означает целое число). |
■Различение синхронного и несинхронного состояний произво дится в результате 'корреляционной обработки информационных кодовых слов. Приемник работает по принципу'максимума правдо подобия. Процесс взаимной корреляции потока входных сигналов ■с копиями в приемнике .происходит непрерывно. В момент точной синхронизации напряжение от всех (кроме одного) сигналов на выходе приемника будет равно нулю.
Пусть сигнал представляет собой последовательность кодовых ■слов каждое длиною N элементов. Число слов в ансамбле ^ 2 jV. Необходимо определять позицию синхронизации при приеме отрез ка сообщения длиною в а слов. Синхронизация может соответство вать одной из Na возможных позиций. Принимаемый сигнал {уц} является суммой переданного си-пнала {х,-,} и шума {£,;>}: {Уіі} = = {хц} +.{£ij}, где ij — номер і-й -позиции в /-м кодовом .слове. Мож но показать [91], что вероятность того, что испытываемая позиция
является позицией |
синхронизации при приеме {уц} согласно |
фор |
|
муле Байеса оказывается равной |
|
|
|
Р { і = 1 |
1{Уу}) = const |
exp J-jj-j у (0 X (t)tffj , |
(3.34) |
{
где о2 — дисперсия шума §(t). Приемник подсчитывает эту вероят ность для всех {xjj} и принимает решение о наличии синхрониза ции (і= 1 ) для той позиции, в которой вероятность максимальна.
54 |
... |
Применяя рекуррентное 'Соотношение к (3.34), можно .предста вить структурную схему приемника (91], определяющего позицию, соответствующую синхронизации. На рис. 3.20 приведена схемз
Рис. 3.20. Оптимальный блочный синхронизатор
приемника, состоящего из набора .согласованных фильтров на все возможное число кодовых .слов 2N, устройств с экспоненциальной амплитудной характеристикой, сумматора іи рециркулятора с пе риодом NT0, где Т0— длительность элемента сигнала.
В некоторых специальных случаях при иопользовании фазоманипуліироваінных сигналов блочную синхронизацию можно осуще ствить, применяя метод вращающейся фазы (94]..
Г Л А В А . Ч Е Т В Е Р Т А Я
Помехоустойчивость приема дискретных сигналов при неидеальной синхронизации
4.1. ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ ПРИЕМА СИГНАЛОВ ПРИ НЕИДЕАЛЬНОЙ ФАЗОВОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ
|
Оценка помехоустойчивости когерентного .приема при неидеаль- |
|
ной |
фазовой синхронизации была выполнена одной из первых |
|
[3, |
12, |
95—99]. |
Известно, что при когерентном приеме несовпадение фазы не сущей с фазой опорного напряжения на величину 10 снижает уро
вень сигнала на выходе на величину cos 0. Помехоустойчивость приема ФМ сигналов при фазовом 'рассогласовании определяется соотношением
В реальном приемнике величина Ѳслучайна и прием .сигналов ока зывается 'квазнкогерѳнтиым. Среднюю вероятность ошибки теперь можно определить в результате усреднения Р0ш(0) по ансамблю случайных фазовых расстроек, характеризуемых распределением w (0):
Я
(4.2)
где IІі= — — отношение оигнал/шу.м на выходе информационного
Go
приемника.
В зависимости от того, как формируется в шихроканале опор ное напряжение когерентного приемника, определяется вид рас пределения ш(Ѳ). Так, если до иеремножител'я опорное напряже ние проходит через узкополосный колебательный контур, настроен ный на .несущую частоту сигнала, плотность вероятности фазы это
го напряжения |
на выходе при наличии аддитивного белого гаус- |
||
сового шума на входе приемника имеет вид {6, 13] |
|
||
w (0) = |
-----е |
1 + Y 2л hccos 0 Ф (hccos 0) е |
, (4.3) |
7 |
2 л. |
|
|
где
*> = K»V4 f - |
<«> |
отношение сигнал/шум «а .выходе синхроканала; |
К і —.коэффи |
циент, зависящий от фильтрующих свойств контура. Если же опор ное напряжение вырабатывается системой ФАПЧ, распределение
ш(Ѳ.) определяется выражением (3.27) или |
(:3.28)■ Параметр D в |
||
распределении і(3.27) можно представить в виде |
|
||
|
D = Kt -^~, |
|
(4.5). |
|
G0 |
|
|
где Кг — коэффициент, |
характеризующий |
фильтрующие |
свойства |
ФАПЧ С12]. |
і(4.1) по распределениям (4.3) |
и (3.27) |
|
Усредняя выражение |
или (3.28) в соответствии с і(4.2) получим зависимости Р0т(h), ха рактеризующие помехоустойчивость приема ФМ сигналов при неидеальной фазовой синхронизация в случае указанных выше спо собов формирования опорного напряжения. В качестве параметра усредненных зависимостей Р 0ш(К) .целесообразно выбрать диспер сию о | распределений (4.3) и (3.27). Это позволит сравнить поме
хоустойчивость приема при различных способах формирования
опорного иапряж ения.
Дисперсия фазового рассогласования с распределением (3.27)
[97] |
|
|
|
|
|
|
о |
2 |
д ! |
|
4 V |
(— Ч" 7,1 (Д) |
(4.6> |
Ѳ |
3 |
|
U |
n 4 0 (D) |
’ |
|
а для распределения |
(4.3) |
[100] |
|
|
||
аѲ2 |
—_ |
f + |
4“S < - ‘>“т Ь |
(4.7). |
||
|
|
|
|
п= 1 |
|
|
где |
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1+т |
А" |
|
|
|||
л п\ 2п/2 |
|
|
|
|
||
Г(а) и іЕДа, у, z) - |
гамма- |
и гипергеометрическая функции соот |
||||
ветственно [100]. |
|
|
|
|
|
|
Зависимость erg от отношения сипнал/шум для линейной модели системы ФАПЧ при любых величинах D практическій линейна и
|
о2 |
= 1/£>. |
(4.8)» |
Для |
точіной зависимости і(4.6) |
в [97] приведен график. Дисперсия |
|
(4.7) |
при малых отношениях сигнал/шум [100] |
|
|
|
|
л 1/2 я, |
(4.9). |
57
а при больших величинах |
|
|
|
|
|
|
|
• |
|
а |« 1 /А 2 |
|
|
(4.Ц |
На рис. 4.1 приведены зависим ости Р ош(к), |
полученные в резуль |
|||||
тате усреднения по известным 'распределениям (4.3) |
и (3.27) . |
|||||
О |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 ¥ |
Ж 1 |
|
|
|
|
|
|
10~г
W'3
10
Ж 5
. Ж в
^ош '
Рис. 4.1. Помехоустойчивость приема дискретных фазоманипулированных сигналов при неидеальной фазовой синхронизации.---------■— Формирование опорного нап ряжения с помощью колебательного контура,------------
системой ФАПЧ. Кривые AM, 4M — для когерентного приема
'Сравнение кривых .показывает, что три одинаковой дисперсии 'фазового рассогласования система ФАПЧ обеспечивает большую
помехоустойчивость приема. Попутно отметим, что в пределах до
'2£
----- =30 квазикогерентньш прием ФМ с о ѳ =0,25 рад оказывается
Go
лучше когерентного іпріиема '4M іи 'AM. Для перехода от диспер сии ’Од к характеристике конкретной системы формирования опор
ного сигнала необходимо воспользоваться соотношениями (4.4),.
(4.5) — (4.10).
Решение задачи ф.азовой синхронизации возможно с помощьюотдельного канала синхронизации :(независимо от способа выде ления синхро-сипнала), например, как это сделано -в приемнике,, изображенном на рис. 3.6. Интересно сравнение .помехоустойчиво сти квазикогерентното приема с использованием системы ФАПЧ и іпріиема с использованием отдельного синхросигнала.
Допустим, что одновременно с сигналами типа прямоугольных радиоимпульсов длительностью Т и энергией Е передается гармо нический синхросигнал с
амплитудой А, частота
,?Е
цио,иного сигнала. Син хросигнал проходит узко полосный фильтр с поло сой Д/с, настроенный начастоту /о, на выходе ко торого отношение сиг-
нал/шум р = A2/ (GcAfc)
где iGc — спектр-альная плотность мощности шу ма в синхроканале. Отно шение сигнал/шум на .вы ходе инфо рмационі-гаго-ка нала ha=2E/ G0.
Распределение фазы синхросигнала на выходефильтра определяется вы ражением (4.3). На рис.
Рис. 4.2. Помехоустойчивость приема фазома-- |
Рис. 4.3. Оптимальное от |
нипулированных сигналов при неидеальной фа |
ношение мощности ісин- |
зовой синхронизации |
хіраеипнала к полной |
|
'мощности |
59-