Системы связи с шумоподобными сигналами - Варакин Л.Е.
Скачать (прямая ссылка):
кодов позволяет получить существенный выигрыш в полосе частот по
сравнению е аналогичной системой без кодирования. Данные табл. 8.1
показывают, что не всякий код уменьшает полосу частот. Использование
кодов с низкими скоростями передачи требует расширения полосы частот и
поэтому нецелесообразно в системах связи с ШПС. Вместе с тем необходимо
отметить существование оптимальных кодов минимизирующих полосу частот и
обеспечивающих выигрыш в полосе частот по сравнению с т-ичным
кодированием.
9. ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ ПРИЕМА НЕПРЕРЫВНЫХ СООБЩЕНИЙ
9.1. Основные методы передачи и приема непрерывных сообщений с помощью
ШПС
Передача и прием непрерывных сообщений (например, телефонных) с помощью
шумоподобных сигналов возможны путем применения дискретных или аналоговых
методов модуляции. При дискретных методах модуляции непрерывное сообщение
дискретизируется по времени, затем превращается или в последовательность
импульсов с амплитудно-импульсной модуляцией (АИМ), или в
последовательность импульсов с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), или в
импульсную кодовонмодулирован-ную последовательность (ИКМ). Далее
импульсы соответствующих последовательностей с помощью модуляторов
превращаются в ШПС. Поэтому возможны АИМ-ШПС, ШИМ-ШПС, ИКМ- ШПС, а также
и другие методы модуляции. В случае АИМ- ШПС из-за амплитудной модуляции
плохо используется мощность передатчика, поэтому такой метод модуляции
обычно не применяют. При ИКМ-'ШПС необходимо расширять полосу частот, что
вызывает дополнительные ошибки квантования. Поэтому из упомянутых методов
модуляции при ШИМ-ШПС полностью используется мощность передатчика, не
возникают ошибки квантования, нет необходимости в дополнительном
расширении спектра, что и создает определенные преимущества ШИМ-ШПС перед
другими дискретными методами модуляции .непрерывных сообщений.
Вместе с тем ИКМ-ШПС позволяет более полно использовать цифровую технику
при формировании и обработке ШПС.
При передаче непрерывных сообщений с помощью аналоговых методов модуляции
в основном используется только частотная
173
модуляция (ЧМ), поскольку она обеспечивает выигрыш в .помехоустойчивости
при отношениях сигнал-помеха на входе больше порогового значения.
Преобразовав непрерывное сообщение в ЧМ колебание, можно затем произвести
дополнительную модуляцию с помощью ШПС, в результате чего получается
колебание ЧМ-ШПС.
Оба вида модуляции (и ШИМ-ШПС, и ЧМ-ШПС) известны давно (ем. например,
[6, 7, 53]). Точные соотношения, определяющие помехоустойчивость приема
непрерывных сообщений для этих видов модуляции приведены .в работе [54].
9.2. Помехоустойчивость приема ШИМ-ШПС
На рис. 9.1 изображены структурные схемы передатчика и приемника ШИМ-ШПС.
В передатчике (рис. 9.1,а) .непрерывное сообщение от источника информации
(ИИ) поступает на широтно-импульсный модулятор (ШИМ), который управляется
генерато-
ШИМ БМ
t t
ГТЧ гшпс
u-JTLr-u
Пер -1 1- Пр -
БМ
ДМ
ПИ
а)
ГШ ПС
.6)
Рис. 9.1. Структурные схемы передатчика и приемника ШИМ-ШПС
ром тактовой частоты (ГТЧ). ШИМ колебание подается на балансный модулятор
(БМ), который выполняет функции перемно-жителя. На .второй .вход
балансного модулятора подается ШПС в виде фазоманипулированного сигнала
(ФМ) от генератора шумоподобных сигналов (ГШПС). В мощных каскадах
.передатчика (ПЕР) производится перенос ШИМ-ШПС на .несущую частоту и
усиление по .мощности, а затем сигнал излучается в пространство. Сигнал,
поступающий на вход приемника (ПР) (рис. 9.1,6), усиливается в первых
каскадах ПР и переносится на видеочастоту, а затем поступает на вход БМ,
который выполняет функции перемножителя. На второй вход балансного
.модулятора поступает ШПС от ГШПС. Затем ШИМ колебание (без ШПС) подается
на широтно-импульсный демодулятор (ДМ), с выхода которого сообщение
направляется .получателю информации (ПИ). Щиротно-.н.м:пульсный
демодулятор состоит из интегратора (время .интегрирования равно
длительности ШГ1С 7), .преобразователя ШИМ-АИМ и фильтра .нижних частот
'(ФНЧ).
•Положим, что длительность ШПС равна интервалу отсчета согласно теореме
Котельникова 7 = 1/21Ё, где W - верхняя частота сообщения. Если ширина
спектра ШПС равна F, то база ШПС
B=FT=F/2W. (9.1)
174
Обозначим через v(t) ШИМ сигнал:
1 при (XfC-L+A*.
v(t)=. 2 (9.2)
- 1 при +
где At=aS(th) -отклонение центра ШИМ сигнала при модуляции, S(th) -k-й
отсчет сообщения в дискретный момент времени th, а - коэффициент
пропорциональности. Отметим, что Д/тах= = 772. При тональном сообщении в
виде гармонической функции S(t)=cosQt, причем ОтаХ = 2лW.
Обозначим через U\(t) ФМ ШПС, для которого справедливо М01 = 1. (9,3)
Сигнал на выходе балансного модулятора передатчика (рис.
9.1, а) имеет вид u (t)v(t). Ha входе приемника полезный сигнал равен
Ucu(t)v(t)cosmt, где Uc-амплитуда сигнала на входе, юо-его несущая
частота. Мощность сигнала на входе приемника Pc = U2j2. Относительно
помехи предположим, что она является гауссовским случайным процессом с
