Таким образом, часть энергии передатчика расходуется для работы канала синхронизации. Это, естественно, ухудшает условия выделения полезного сообщения по сравнению с идеальным случаем. Другая трудность, связанная с выделением компоненты на несущей частоте из сигнала ИМ-ФМ, возникает из-за того, что вблизи частоты располагаются составляющие передаваемого сообщения, которые могут попасть в опорный канал и внести помехи в работу синхронного детектора. Тогда шумовая полоса ФАП должна быть выбрана так, чтобы удовлетворялось условие
. (3)
Другой способ создания когерентного опорного напряжения основан на выделении нужного колебания из сигнала после предварительного снятия модуляции. Пусть в спектре сигнала ИМ-ФМ не содержится несущая, т. е. и . Нужное колебание частоты можно создать в результате определенных нелинейных преобразований сигнала в опорном канале. Эти преобразования сводятся к последовательносму умножению и делению частоты входного сигнала на два.
Технически применение последовательного умножения и деления частоты оказывается неудобным. Разработан рад практически более удобных схем, позволяющих реализовать тот же принцип. Имеются и другие достаточно простые схемы. Однако всем им присущ общий недостаток: они не исключают перехода синхронного детектора в обратный режим работы. Действительно, фаза опорного напржения, полученного в результате деления частоты, всегда будет иметь неопределенность на . Практически фаза будет зависеть от начальных условий на делителе и может случайно измениться на при всякого рода внешних воздействиях, перерывах в связи и т. д. Неожиданный переход к обратному режиму является недопустимым искажением. Поэтому в сигнале приходится предусматривать специальные контрольные посылки, которые обнаруживают обратную работу. Естественно, что на создание таких контрольных посылок затрачивается часть энергии передатчика, что соответственно сказвается на выделении полезного сообщения.
И так, при рассмотрении основного тракта выделения сообщений предполагается, что фазовые ошибки в канале опорного напряжения достаточно малы.
Теперь рассмотрим один из главных параметров - полосу захвата . Выбор этой величины при проектировании определяется рядом факторов, многие из которых являются противоречивыми. Так, очевидно, что для уменьшения шумовых флюктуации фазы опорного гетеродина надо уменьшить . Однако при этом увеличится постоянная ошибка слежения согласно
. (4)
Если частота несущей сигнала заранее известна с большой ошибкой, то приходится в систему ФАП дополнительно вводить устройство поиска, перестраивающее гетеродин до тех пор, пока частота сигнала не окажется в полосе захвата. Однако в нашем случае мы будем считать, что несущая частота нам заранее известна с малой ошибкой. Время поиска обычно ограничено. Поэтому скорость перестройки нельзя выбирать очень малой. С другой стороны, при большой скорости и узкой полосе захвата можно пропустить сигнал. Это обстоятельство также ограничивает возможность сужения полосы . Таким образом, возникает задача оптимального выбора полосы захвата при наличии ограничении. Поскольку система ФАП предназначена для выработки опорного напряжения в синхронном детекторе, в качестве основного критерия можно принять максимум полезного напряжения сигнала на его выходе.
Система посимвольной синхронизации
Посимвольная синхронизация используется при посимвольном приеме кодовых слов и обеспечивает разделение элементарных сигналов, соответствующих различным позициям кодового слова. Требования к точности посимвольной синхронизации зависят от используемого способа обработки элементарных информационных сигналов в приемнике. При обработке, близкой к оптимальной, а она в нашем случае именно такая, необходимо достаточно точное определение границ этих сигналов. Требования к точности синхронизации возрастают с уменьшением длительности элементарных сигналов.
Рисунок 3. Функциональная схема инерционной системы посимвольной синхронизации
Для выделения сигналов посимвольной синхронизации непосредственно используется последовательность принимаемых информационных символов. На Рисунок 3 показана функциональная схема инерционной системы посимвольной синхронизации. В результате дифференцирования сигнала , образуется последовательность импульсов, временное положение которых соответствует границам между соседними символами «1» и «0». Эта последовательность поступает на временной дискриминатор, который вырабатывает управляющее напряжение, пропорциональное временнóму рассогласованию между входной и опорной последовательностью импульсов. Последняя и используется в качестве сигналов посимвольной (тактовой) синхронизации. Опорная последовательность вырабатывается генератором синхронизирующих сигналов. С помощью управляющего напряжения изменяется частота следования импульсов опорной последовательности, тем самым обеспечивается автоматическая подстройка генератора синхронизирующих сигналов.
Анализ таких систем имеет целью определить флюктуации моментов временных меток относительно положения, соответствующих идеальной работе. В качестве показателя точности можно взять среднеквадратическую ошибку, которая для нормальной работы должна быть много меньше длительности одного символа.
Определение параметров имитационной модели
1) Источник дискретных сообщений:
- дискретные независимые сообщения с заданными вероятностями появления в источнике V(1) = 4;
- количество различных сообщений JU = 32;
- вероятность появления различных значений сообщения A(1...18) = 0.055;
2) Кодирующее устройство:
- двоичный безызбыточный код V(2) = 1;
- количество символов NS = 5;
3) Радиоканал:
- радиоканал, использующий сигнал КИМ-ФМ и приемный тракт с линейным усилением, синхронным детектором и интегратором V(7) = 1, V(9) = 1;
- девиация фазы равна , что соответствует A(172) = 0.577;
- длительность интегрирования, отнесенная к длительности символа A(171) = 0.8, т. е. время интегрирования равно длительности символа;
4) Аддитивные помехи:
- широкополосная шумовая помеха. На входе радиоканала такая помеха представляет собой “белый” шум.
- параметром модели помехи является дисперсия . Таким образом, A(151) = 0.295;
5) Замирание амплитуды сигнала (фединг):
- замирания амплитуды отсутствует V(6) = 1;
6) Временное положение меток системы символьной синхронизации:
- флюктуация временного положения меток отсутствуют (символьная синхронизация идеальная) V(3) = 1;
- номинальное положение метки , соответственно A(131) = 0.1;
7) Флюктуация фазы опорного напряжения синхронного детектора:
- идеальный синхронный детектор V(4) = 0;
8) Декодирующее устройство:
- однопороговое распознание двоичных символов и декодирование кодовых слов с помощью метрики Хэмминга V(8) = 1;
- порог A(191) = 0;
9) Продолжительность эксперимента:
- продолжительность машинного эксперимента определяется объемом исследуемой выборки сообщений (кодовых слов). Возьмем количество слов равное количеству команд переданных за сеанс связи M = 3000;
10) Дополнительные параметры:
- IX = 7.
Анализ результатов расчета и моделирования
Расчеты, проведенные при выборе базового варианта радиолинии, дали следующие показатели достоверности приема информации:
· вероятность ошибки символа – ;
· вероятность отказа от декодирования – ;
· вероятность ошибки кодового слова – ;
В результате моделирования получены следующие оценки достоверности:
· вероятность ошибки символа – ;
· вероятность отказа от декодирования – ;
· вероятность ошибки кодового слова – ;
При моделировании была взята выборка командных слов, что соответствует длительности сеанса 8 минут.
Заметим, что результаты расчета и моделирования более чем близки по своим значениям, при этом показатели в обоих случаях удовлетворяют ТЗ.
Оценим точность статического эксперимента при моделировании, учитывая количество независимых испытаний в данном эксперименте их 3000.
· вероятность ошибки символа равна ;
· вероятность отказа от декодирования равна ;
· вероятность ошибки кодового слова равна ;
Подведем итог. Все получившиеся различия в результатах расчета и моделирования, являются неизбежными, так как всего в нашей с вами жизни не учтешь.
Литература
1. “Теория и проектирование радиосистем”, Л. В. Березин, В. А. Вейцель. – М.: Сов. радио, 1977.
2. “Основы радиоуправления”, под ред. В. А. Вейцеля и В. Н. Типугина. – М.: Сов. радио, 1973.
3. “Радиотехнические системы передачи информации”, П. И. Пеннин, Л. И. Филиппов. – М.: Радио и связь, 1984.
4. “Автоматизированная модель радиолинии с цифровой передачей информации”, уч. пособие, В. А. Вейцель, С. С. Нужнов. – М.: МАИ, 1985.
5. “Методические указания к курсовому проекту «Радиолинии с цифровой передачей информации»”, авт.-сост. В. А. Вейцель, А. И. Куприянов, М. И. Жодзишский. – М.: МАИ, 1987.
[1] см. “Теория и проектирование радиосистем”, Л. В. Березин, В. А. Вейцель. – М.: Сов. радио, 1977. стр. 202
Страницы: 1, 2
