- •Введение
- •2.6. Некогерентный прием аМн радиосигналов
- •2.7. Прием чМн радиосигналов
- •2.8. Прием фМн радиосигналов
- •2.9. Радиосигналы с относительной фазовой манипуляцией (офМн)
- •2.10. Многопозиционные цифровые радиосигналы
- •2.11. Помехоустойчивость приема многопозиционных сигналов
- •2.11. Цифровые сигналы с малым уровнем внеполосных излучений и оптимальными спектральными характеристиками
Лекция №7
Тема №2: Передача ДИСКРЕТНЫХ сообщений (продолжение)
Тема лекции: ПРИЕМ ЦИФРОВЫХ РАДИОСИГНАЛОВ
Введение
Впредлагаемой лекции будут рассмотрены реализуемые на практике способы приема цифровых АМн, ЧМн и ФМн радиосигналов. Оценка помехоустойчивости рассматриваемых способов приема позволит составить представление о их эффективности. Отдельно будет рассмотрен вопрос формирования и приема сигнала с относительной фазовой манипуляцией (ОФМн).
2.6. Некогерентный прием аМн радиосигналов
Схемы некогерентного приема АМн радиосигнала с использованием согласованного фильтра (СФ) и полосового фильтра (ПФ) представлены на рис.2.14 а и б.
а)
б)
Рис.2.14. Схемы некогерентного приема АМн радиосигнала с использованием СФ и ПФ
С выхода СФ (ПФ) сигнал подается на детектор огибающей (ДО) и далее в моменты окончания элементов сигнала t = kT (k = 1, 2, …) на пороговое устройство (ПУ), которое осуществляет сравнение огибающей смеси полезного сигнала и шума с выходов ДО с порогом h. В случае, если сигнал на выходе СФ (ПФ) в момент окончания элемента сигнала t = T превышает порог h принимается решение, что =1, если не превышает, то=0.
Схема приема АМн радиосигнала с СФ является оптимальной, поскольку СФ полностью согласован с принимаемым сигналом и отношение сигнал-шум на его выходе максимально возможное. При использовании ПФ схема приема не является оптимальной, так как в этом случае полоса пропускания фильтра обычно несколько шире чем у СФ и, как следствие, выше интенсивность шума на входе ДО. Схему приема с ПФ используют, как правило, в случае низкой частотной стабильности или проявлении эффекта Доплера при связи с движущимися объектами.
Вероятность ошибки при приеме АМн радиосигналов зависит не только от отношения сигнал-шум , но и выбранного порогаh. При когерентном приеме (2.25) оптимальное значение порога определяется соотношением
hopt = q2 / 2 . (2.29)
При некогерентном приеме и больших отношениях сигнал-шум (q 1) оптимальное значение порога
hopt = q / 2 . (2.30)
При этом помехоустойчивость некогерентного приема АМн радиосигналов
Pe = 0,5{[1 - Ф(q/2)] + exp( - q2/8)} . (2.31)
Расчеты показывают, что для обеспечения Pe = 10-3...10-6 при некогерентном приеме требуется увеличение энергии сигнала на 15…30% по сравнению с когерентным.
Амплитудная манипуляция в системах связи с автоматической обработкой сигналов не применяется и используется лишь при приеме на слух азбуки Морзе.
2.7. Прием чМн радиосигналов
В линиях связи фаза высокочастотных колебаний является, как правило, случайной. Это объясняется флуктуацией времени распространения сигнала от передатчика к приемнику. Можно считать фазы 1 и 2 в выражении (2.3) равномерно распределенными в интервале [0, 2].
Схема оптимального приема ЧМн радиосигнала с использованием согласованных фильтров (СФ) приведена на рис.2.15.
Рис.2.15. Схема оптимального приема ЧМн радиосигнала с использованием СФ
Решение об оценке дискретного параметра выносится на основе сравнения сигналовu1(t) и u2(t) в момент окончания элемента сигнала. Вероятность ошибки приема ЧМн радиосигналов при некогерентном приеме определяется выражением
Pе = 0,5exp( -E/2N) . (2.32)
На практике применяют более простые приемные устройства, по сравнению с оптимальными. Самыми распространенными являются приемники, реализующие фильтровой метод приема и метод частотного детектирования.
Схема приема ЧМн радиосигналов с полосовыми фильтрами (ПФ) приведена на рис.2.16, где ПФ1 ПФ2 – полосовые фильтры, настроенные на частоты 1 и 2 соответственно; АО – амплитудный ограничитель; Д – амплитудный детектор; ФНЧ – фильтр нижних частот. Использование схемы приема ЧМн радиосигналов с полосовыми фильтрами целесообразно в том случае, если применение СФ не представляется возможным, например, вследствие эффекта Доплера. Различение сигналов s1(t) и s2(t) осуществляется путем сравнения огибающих колебаний u1(t) u2(t) на выходах обоих каналов в момент окончания элемента сигналов.
Рис.2.16. Схема приема ЧМн радиосигналов с ПФ
К недостаткам схемы приема на ПФ следует отнести:
ухудшение отношения сигнал-шум на выходе ПФ по сравнению с согласованным фильтров;
вредное воздействие межсимвольной интерференции, создаваемое переходными процессами в ПФ.
Схема приема ЧМн радиосигналов с частотным детектором ЧД приведена на рис.2.17. Частотный детектор настроен на частоту f0 = (f1 + f2)/2.
Напряжение на выходе частотного детектора (ЧД) пропорционально мгновенной частоте суммы сигнала и помехи. Решение о том, какой передавался символ, принимается в ПУ в зависимости от знака напряжения на выходе ЧД.
Рис.2.17. Схема приема ЧМн радиосигналов с частотным детектором
Параметры усилителя промежуточной частоты (УПЧ) и ЧД выбираются так, чтобы при всех возможных отклонениях частоты сигналы s1(t) и s2(t) находились на линейном участке.