УДК 621

УДК 621.391.3

Плаксиенко В. С.

Профессор ФГБУ ВПО «Южный федеральный университет»

г. Таганрог, Российская Федерация

Плаксиенко Н. Е.

Доцент ФГБУ ВПО «Южный федеральный университет»

г. Таганрог, Российская Федерация

Динь Конг Киен

Студент 4 курса Института радиотехнических систем и управления ФГБУ ВПО «Южный федеральный университет»

г. Таганрог, Российская Федерация

КОМБИНИРОВАНИЕ ПРИ ОБРАБОТКЕ СИГНАЛОВ

Техника связи с подвижными объектами должна быть малокритична как к рельефу местности и виду среды распространения, так и к традиционным помехам (атмосферным, промышленным, от систем зажигания подвижных средств). В точке приема возникает сложная интерференционная картина замираний, когда напряженность поля зависит от несущей частоты сигнала, времени и вектора координат точки приема. При мультипликативных помехах передаточная функция канала играет роль сомножителя при принимаемом сигнале. На принимаемый сигнал накладываются также аддитивные помехи.

Нельзя избавиться от мультипликативных помех наращиванием мощности передатчика. Для борьбы с ними используются различные способы. Если рассеяние сигналов обусловлено только фазочастотными факторами, то применяется фазовая коррекция канала. Для ослабления искажений, вызванных пространственным рассеянием, эффективен прием сигналов на несколько пространственно разнесенных антенн. При замираниях и многолучевом распространении радиоволн разнесенный прием (РП) позволяет уменьшить глубину и длительность замираний. Сигнал, составленный из комбинации двух независимо замирающих, будет иметь менее сильные замирания, чем любой одиночный сигнал. Уменьшается глубина и длительность замираний. Вывод: ошибки возможны даже при отсутствии аддитивных помех.

Способы получения независимо замирающих сигналов на рис. 1.

Рис. 1

Принципы РП известны с 1927 г. Их применение предполагает наличие нескольких раздельных трактов передачи с независимыми замираниями, по которым передается одно и то же сообщение примерно одинакового уровня.

Все перечисленные способы формирования каналов разнесенного приема предусматривают получение сигналов в ветвях разнесения с коэффициентом корреляции 0<ρ<1 (обычно с ρ=0,6 − 0,7. Метод разнесения по боковым составляющим позволяет получить даже отрицательную корреляцию − -1£р£1.

Классификация методов обработки представлена на рис. 2

Рис. 2

Автовыбор реализует предельную помехоустойчивость методов переключения. При оптимальном сложении [1 - 3] каждый сигнал перед суммированием получает весовой коэффициент пропорциональный его отношению сигнал/шум. При линейном и оптимальном сложении делается попытка сложить некогерентно шумы, обеспечивая когерентное сложение сигналов. Происходит небольшое ухудшение характеристик, если входные сигналы имеют слабую корреляцию. Дискретное (мажоритарное) сложение может быть применено при любом способе разнесенного приема

Методы переключения и линейного сложения являются неоптимальными и эффективны при различных условиях приема. В случае быстрых и глубоких замираний автовыбор обеспечивает лучшие результаты, чем метод линейного сложения, а в случае гладких рэлеевских замираний эффективнее линейное сложение. Комбинирование алгоритмов переключения и сложения в зависимости от вида замираний и эффективных соотношений сигнал/шум в каналах разнесения реализуется методом комбинированного сложения. Его недостатки: появление паразитной АМ и коммутационных помех.

Модифицированный алгоритм комбинированного сложения свободен от указанных недостатков и реализуется технически на основе устройств с взаимными обратными связями (УВОС) [4]. В априорной ситуации, когда эффективнее алгоритм линейного сложения – модифицированный алгоритм обеспечивает даже повышение помехоустойчивости.

Различают: додетекторные и последетекторные методы обработки. При использовании додетекторных методов при суммировании возникает проблема фазирования, ибо в противном случае возникают биения сигналов из-за расфазировки из-за запаздывания лучей. Автовыбор реализуется и до, и после детекторов; методы переключения с фиксированным и переменным порогом применяют только до детектора, а метод дискретного сложения – после детектора.

Методы комбинирования сигналов. Определим, для каких пар величин эффективного отношения сигнал/шум в двух каналах сдвоенного приема результирующее отношение на выходе будет равно определенной величине g, при реализации каждого из рассмотренных способов комбинирования разнесенных сигналов. Используем кривые, по осям координат которых отложены эффективные отношения сигнал/шум в каждом канале – рис. 3.

Рис. 3

При линейном сложении зависимость определяется уравнением прямой линии При автовыборе эффективное отношение сигнал/шум на выходе равно g только тогда, когда это отношение в одном из каналов равно g, а в другом – изменяется в пределах от 0 до g. При отношении амплитуд входных

сигналов S_i в пределаххарактеристики системы с линейным сложением лучше характеристик автовыбора, и, наоборот, вне этого интервала автовыбор лучше линейного сложения. Приближением к системе оптимального сложения может служить метод комбинированного сложения, когда характеристики соответствуют линейному сложению, пока , и автовыбору вне этого интервала. Однако для его реализации также необходимо знание соотношений сигнал/шум в каналах (U_эi/σ_п_i)_эфф.

Кривая для оптимального сложения (рис. 3) лежит внутри площадки, ограниченной двумя другими кривыми и осями координат. Оптимальное сложение всегда реализует максимальное отношение сигнал/шум при нескольких шумящих каналах. При оптимальном сложении эффективное отношение сигнал/шум на выходе (по теореме Бреннана) равно g Это часть круга в первом квадранте, радиусом g с центром в начале координат.

На рис. 4 приведены временные зависимости процессов, имеющие место при последетекторном комбинировании двух сигналов различными способами, когда сигнал в первом канале U₁ – убывает, а во втором U₂ – нарастает.

Рис. 4

Рассмотрение показывает, что при реализации различных алгоритмов процесс пройдет через точки: при автовыборе – 1,9,5; при линейном сложении – 1,2,3,4,5; при оптимальном сложении – 1,7,5; при модифицированном алгоритме – 1,6,7,8,5.

Реализация прохождения через точки 1,6,7,8,5 путем усложнения части схемы, реализующей линейное сложение, за счет дополнительного введения блоков, которые при переходе соотношений процессов в каналах через значения U₁/U₂=0,414 и U₁/U₂= 1/0,414 будут увеличивать или уменьшать коэффициенты усиления в каналах не устранит коммутационных помех.

Процедуры направленного воздействия на процессы U₁ и U₂ должны быть просто реализуемыми, не требовать дополнительной априорной информации и не содержать операций коммутации. Этим требованиям удовлетворяют УВОС, реализуемые устройством [4] и детально проанализированные в [2,3].

Список использованной литературы

1. Андронов И.С., Финк Л.М. Передача дискретных сообщений по параллельным каналам. - М.: Сов. радио, 1971. -406 с.

2. Плаксиенко B.C. Уровневая статистическая обработка дискретных сигналов. М.: УМИЦ «Учебная литература». 2006. – 274 с.

3. Плаксиенко В.С., Фомин Н.Н. и др. Радиоприемные устройства 2-е изд., переработ. и доп./Под ред. Н.Н.Фомина М.: − Радио и связь, 2003. – 520с.

4. А.С. № 1215180. Устройство последетекторной обработки сигналов при сдвоенном разнесенном приеме / Плаксиенко В.С. и др. // Бюл. − 1986. − №8.