Читать в оригинале

<< ПредыдущаяОглавлениеСледующая >>


Глава 4. Помехоустойчивость адаптивных алгоритмов демодуляции сигналов с внутрибитовой ППРЧ и двоичной частотной манипуляцией

4.1. Структурные схемы демодуляторов

Техническая реализация синтезированных оптимальных и квазиоптимальных алгоритмов адаптивного различения сигналов с внутрибитовой ППРЧ достаточно сложна. Поэтому в СРС с ППРЧ и частотным разнесением информационных символов широко используются квазиоптимальные схемы обработки [9-15], которые по помехоустойчивости практически не уступают оптимальным алгоритмам, но намного проще в реализации.

В качестве квазиоптимальиых схем обработки сигналов с внутрибитовой ППРЧ могут применяться различные типы двухканальных демодуляторов с «мягким» и «жестким» порогом принятия решения [10-15]. Применение сигналов с ППРЧ и частотным разнесением символов может быть эффективным только при использовании в демодуляторах нормирования (взвешивания) принятых субсимволов [10-15].

Типовые структурные схемы таких демодуляторов изображены на рис.4.1,а-г, где представлены: демодулятор с квадратичным детектированием и линейным сложением выборок (рис.4.1,а); демодулятор с квадратичным детектированием и нелинейным сложением выборок (рис.4.1,б); демодулятор с квадратичным детектированием и нормированием выборок мягким ограничителем (рис.4.1,в); самонормирующийся демодулятор с квадратичным детектированием (рис.4.1,г).

Рис. 4.1.

На рис.4.1 обозначено: ПФ - полосовой фильтр; КД - квадратичный детектор;  - весовой множитель;  - выходные выборки КД огибаюшей, формируемые в момент времени , соответственно в канале «единица» и «нуль»;  - выборки, полученные в результате нормирования;  - статистики решения;  - выходная статистика.

Общность рассматриваемых демодуляторов состоит в том, что они обеспечивают формирование выборок  некогереитное сложение всех  выборок ; выработку решения относительно принятого бита информации, энергия которого

,

где  - мощность сигнала;  - длительность бита; - длительность субсимвола (скачка частоты).

При этом в демодуляторе с нелинейным сложением для обеспечения нормирования выборок  имеется дополнительный канал измерения мощности помехи  и формирования весовых множителей вида  на каждом скачке частоты. Демодулятор с таким видом нормирования называется демодулятором с адаптивной регулировкой усиления (АРУ). Нормирование квадратов огибающей  в демодуляторе с ограничителем достигается выбором постоянного порога ограничения, уровень которого устанавливается исходя из обеспечения минимальной СВО на бит для заданного отношения сигнал-шум приемника  и числа субсимволов  при отсутствии помехи. В самонормирующемся демодуляторе нормирование выборок , производится за счет их умножения на весовой множитель вида:

                                          (4.1)

формирование которого осуществляется дополнительной схемой нелинейной обработки.

Для выработки информационного решения в анализируемых демодуляторах используется схема с мягким порогом решения, в которой сначала осуществляется сложение субсимволов, а затем –выработка решения относительно принятого бита информации. Напомним, что в схеме с жестким порогом решения сначала вырабатываются частные решения относительно принятого субсимвола, а затем - решение в целом по всему биту информации.

Решение по принятому биту информации в каждом из демодуляторов принимается в соответствии со значением выходной статистики

,                                                      (4.2)

которое сравнивается с пороговым (нулевым) уровнем. При  принимается решение в пользу символа 1, а при  - в пользу символа 0. Решение будет принято с ошибкой, если при передаче символа 1 (сигнала на частоте ) окажется, что , и наоборот, при передаче символа 0 (сигнала на частоте ) - .

Анализ помехоустойчивости демодуляторов рассматривается применительно к сигналам с внутрибитовой ППРЧ и неслучайной двоичной ЧМ в условиях действия шумовой помехи в части полосы. В качестве модели подавления примем, что смежные каналы (каналы «единицы» и «нуля») при их равномерном распределении в общей полосе частот  либо одновременно подавляются помехой с вероятностью , либо не подавляются с вероятностью . Таким образом, в данном бите информации помехой может быть подавлено  из  частотных элементов, . На остальные  субсимволы воздействуют только собственные шумы приемника .

При выбранной модели подавления СВО на бит  для СРС с ППРЧ и частотным разнесением бита в общем случае определяется из известного выражения

                 (4.3)

где  - число сочетаний из  по ;  - УВО на бит в случае подавления помехой  субсимволов из , которая зависит от типа демодулятора.

Из (4.3) следует, что анализ помехоустойчивости СРС с внутрибитовой ППРЧ заключается в нахождении УВО на бит  и последующей оценке СВО на бит  параметров и характеристик СРС и станции помех .

Шумовая помеха в части полосы, как было принято выше, может быть представлена в виде сосредоточенного по полосе гауссовского шума , мощность  которого ограничена и равномерно распределена в полосе . При этом мощность помехи , воздействующей на каждый субсимвол в подавляемой полосе частот ,

,                                                                      (4.4)

где - средняя спектральная плотность мощности шумовой помехи в пределах общей полосы ,  - полоса пропускания канала демодулятора.

Для анализа помехоустойчивости СРС действующий на входе демодулятора совокупный сигнал  представим в виде:

                                    (4.5)

  - сигнал, несущий информацию,

 ,  - случайные фазы, равномерно распределенные в пределах.

Так как было принято, что помеха  и собственные шумы приемника  являются гауссовскими процессами, то на выходе полосовых фильтров демодулятора, разделяющих частотные элементы символов (1 и 0) и имеющих прямоугольную АЧХ с полосой пропускания

и центральными частотами

  ,                                  (4.6)

эти процессы можно представить в виде квадратурных составляющих:

                                             (4.7)

,

где ,, , - статистически независимые гауссовские случайные величины со средним значением, равным нулю, и дисперсией

             (4.8)

Используя результаты работ [9-15,50], выполним анализ помехоустойчивости СРС с внутрибитовой ППРЧ и неслучайной двоичной ЧМ для приведенных выше структурных схем типовых демодуляторов в условиях действия шумовой помехи в части полосы. Такая помеха при выбранной модели подавления СРС с ППРЧ может рассматриваться как нестационарная.

 



<< ПредыдущаяОглавлениеСледующая >>