Структурная схема системы связи
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
е можно изобразить на графике:
Рисунок 5 - Сравнительный график помехоустойчивости.
Рисунок 6 - Векторные диаграммы сигналов для разных видов модуляций.
Из рисунка 6 видно, что при ДАМ расстояние между векторами сигналов S1 и S2 равно длине вектора S1, при ДЧМ (взаимоортогональные сигналы) это расстояние равно , при ДФМ (противоположные сигналы) это расстояние равно 2S1. Энергия же пропорциональна квадрату разности сигналов.
Приведенные здесь данные об энергетике сигналов ДАМ, ДЧМ и ДФМ относились в максимальным (пиковым) мощностям этих сигналов.
Сигналы ДАМ имеют пассивную паузу (мощность сигнала в паузе равна нулю), поэтому по потребляемой передатчиком мощности, кроме отмеченного ранее проигрыша, имеется еще и двукратный выигрыш. С учетом этого обстоятельства, при переходе от ДЧМ к ДАМ двукратный проигрыш по пиковой мощности компенсируется двукратным выигрышем за iет пассивной паузы сигналов ДАМ, в результате чего по потребляемой мощности эти сигналы оказываются равноценными. При этом следует помнить, что при ДАМ в приемнике Котельникова трудно установить необходимый порог в сравнивающем устройстве, а в приемнике ДЧМ регулировка порога не требуется. Поэтому частотная модуляция применяется чаще, чем амплитудная.
В итоге можно сделать вывод: при флуктуационной помехе типа "белого шума" из всех видов дискретной модуляции наибольшую (потенциальную) помехоустойчивость имеет фазовая двоичная модуляция с противоположными сигналами, т.е. имеющими сдвиг фаз 180о, наименьшую помехоустойчивость имеет ДАМ; ДЧМ занимает промежуточное положение.
Несмотря на высокую помехоустойчивость, ДФМ имеет принципиальный недостаток - эффект "обратной работы" в когерентных модуляторах. По этой причине классическая ДФМ не получила практического применения. Для преодоления данного недостатка российским ученым Н.Т. Петровичем в 1954 г. была предложена относительная фазовая модуляция (ОФМ или DPSK), которая получила повсеместное применение в реальных системах связи.
2.2.3 Приемник Котельникова применительно к ДФМ.
Пусть и , (дискретная фазовая модуляция - ДФМ).
Алгоритм идеального приемника Котельникова при этом примет вид:
, то , иначе
Здесь , т.к. это мощности сигналов и , а эти мощности равны между собой из-за равенства амплитуд этих сигналов. После сокращений получаем следующее оптимальное правило решения
,
то , иначе или, более кратко , то , иначе
Смысл полученного выражения: если функция взаимной корреляции входного сигнала y(t) и сигнала больше, чем функция взаимной корреляции сигналов y(t) и , то y(t) содержит, кроме помехи, сигнал .
Сигналы и , используемые для вычисления функций взаимной корреляции, должны генерироваться в схеме приемника и совпадать по частоте и фазе с оптимальными сигналами, которые поступают или могут поступать на вход приемника.
Схема, реализующая полученное правило решения, называется корреляционным приемником и приведена на рисунке 7 . Схема содержит два коррелятора по числу передаваемых сигналов. При приеме сигналов ДФМ местные генераторы генерируют сигналы и .
Рисунок 7 - Структурная схема корреляционного приемника.
В рассмотренном корреляционном приемнике осуществляется когерентный прием сигналов, поэтому применяемые генераторы должны выдавать опорные сигналы и , совпадающие с аналогичными принимаемыми сигналами с точностью до фазы. Поэтому для его работы требуется синхронизация местных генераторов сигналов. Для этого, например, можно использовать цепь синхронизации опорного генератора входным сигналом с помощью специализированного устройства фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ).
В оптимальном приемнике отношение энергии сигнала Е к спектральной плотности мощности помехи N0:
Выигрыш найдем как отношение: .
Вероятность ошибки при использовании оптимального приемника получаем, подставляя величину sqrt(2*q0 ) = 4,9:
.
.2.4 Оптимальная фильтрация. Оптимальный фильтр
Потенциальную помехоустойчивость можно получить не только с помощью оптимального приемника Котельникова, но также с помощью любого когерентного приемника при условии использования в его схеме оптимального фильтра, обеспечивающего оптимальную фильтрацию.
Если на приеме поставить фильтр, АЧХ которого в точности повторяет спектр S(w), то
Известно, что любой сигнал соответствует определенному спектру. Спектр показывает распределение мощности сигнала по частоте.
Можно утверждать, что , т.к. , поскольку существует взаимнооднозначное соответствие между сигналом и спектром его мощности. Для переданного сигнала S1(t) можно утверждать:
,
где - помеха.
В результате, если в точке приема будут использоваться фильтры, АЧХ которых с точностью до коэффициентов повторяют спектры и , то на выходе согласованного фильтра (СФ):
.
Результат сходен с результатом, который получается при использовании приемника Котельникова.
Поэтому согласованную фильтрацию часто называют оптимальной. Если АЧХ фильтра не в полном объеме повторяет спектр передаваемого сигнала, фильтр называется квазиоптимальным.
АЧХ и ФЧХ ?? оптимального фильтра:
откуда
Здесь фазочастотный спектр входного сигнала; "запаздывающий" мн