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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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-