Поэлементный прием символов в каналах с межсимвольной помехой (МСП)

1. Условие Найквиста

2. Коррекция частотных характеристик каналов

3. Процедура настройки корректора

4. Корректоры частотных характеристик канала Заключение Список литературы

1. Условие Найквиста

Все известные методы оптимального приема в каналах с МСП требуют обязательно анализа реализаций принимаемого сигнала на интервале Т, значение которого должно быть не менее, чем длительность отклика канала на ЕЭС. При этом в приемнике учитывается вся энергия ЕЭС. За счет этого обеспечивается оптимальность. Однако приемное устройство при этом получается сложное. Оказывается можно реализовать более простой метод поэлементного приема с однократным отсчетом и при этом получить помехоустойчивость близкую к предельно возможной. Для этого нужно использовать сигналы, обладающие определенными свойствами. Сигналы должны быть таковы, чтобы форма отклика отвечала условию Найквиста.

Функция может быть произвольна, но в ней должно выполняться условие.

Графически можно представить:

Такие функции обладают свойством отсчетности и их называют Найквистовскими сигналами.

;

Если г=0, то получим базовые функции, которые получаются из теоремы Котельникова. Можно найти бесконечное множество Найквистовских систем, но физически они не реализуемы. На практике принимают сигналы, близкие к этим.

Скорость модуляции:, жестко определяет ширину спектра отклика сигнала. Но не может превышать полосу пропускания канала, т. е.. Поэтому именно полоса пропускания канала связи и ограничивает скорость модуляции, при которой еще будет отсутствовать МСП.

Спектр сигнала min ширины, для которого при заданной скорости выполняется условие Найквиста, имеет прямоугольную форму, с max частотой В/2.

Отсюда следует, что ширина непрерывного КС, при которой еще отсутствует МСП и равна величине:. Но это справедливо только для откликов с прямоугольным спектром.

2. Коррекция частотных характеристик каналов

Ограничение спектра и не идеальность АЧХ и ФЧХ вызывает появление МСП. Появление хвостов, которые имеют заметную амплитуду на довольно большом интервале времени, приводит к тому, что единичные элементы растягиваясь во времени перерывают соседние единичные элементы (т.е. появляется МСП). Это снижает устойчивость передачи дискретной информации. При значительных искажениях частотных характеристик, передача информации оказывается невозможной даже при отсутствии помех. Для уменьшения МСП применяют коррекцию частотных характеристик каналов. Коррекция позволяет повысить скорость передачи по каналам, увеличить помехоустойчивость и передавать информацию на большее расстояние.

Опыт показывает, что при работе по каналам ТЧ с небольшими скоростями (до 600бит/с) необходимость коррекции отсутствует. При скорости до 1200 бит/с, коррекция применяется только на линиях с большим числом непрерывных участков. В случае больших скоростей коррекция обязательна. Для коррекции частотных характеристик последовательно с каналом включается корректирующий четырехполюсник.

В результате этого, общая частотная характеристика:

Для неискаженной передачи необходимо:

Это должно выполняться в заданной полосе частот .

дискретный сигнал межсимвольный помеха

3. Процедура настройки корректора

На практике идеальная коррекция невозможна, т. е. возникает погрешность коррекции, которую можно характеризовать следующей величиной:

В большинстве случаев частотная характеристика КС заранее неизвестна, например с сетях с коммутируемыми каналами или эта характеристика меняется с течением времени. При коррекции частотную характеристику корректирующего устройства подбирают таким образом, чтобы обеспечить min разности. Чаще используют не, а функционал от неё.

Для того, чтобы осуществлять коррекцию необходимо изменять свойства корректора. Для этого схема дополняется:

РУ — решающее устройство;

D — вычислитель функционала;

УУ — устройство управления, осуществляет изменение свойств корректора.

Достижение min величины D принимается за результат коррелирования. При практической реализации не всегда удается достичь min, поэтому на практике требования достижения min, заменяются достижением величины. Время необходимое для настройки корректора — время сходимости корректора. Для уменьшения времени сходимости и упрощения настройки корректоров обычно используют двухэтапную процедуру:

1) предварительная грубая настройка;

2) точная настройка Предварительная грубая коррекция выполняется с помощью набора четырехполюсников с заранее фиксированными частотными характеристиками. Они выбираются с учетом сведений об усредненных частотных характеристиках каналов различных типов. Поэтому, зная сколько на данном участке подключено непрерывных участков, можно подбирая нужный четырехполюсник, обеспечить предварительную групповую коррекцию. Затем выполняется 2-й этап.

Алгоритмы настройки корректора, от которых зависит точность и скорость определяется методами, которые закладываются в схему РУ и УУ.

В автоматических корректорах используются поисковые итерационные методы, т. е. с помощью последовательных приближений находят наилучшие параметры. При этом выделяют 2 пути коррекции:

1) АЧХ и ФЧХ канала + корректор приводят к идеальному виду, независимо от вида передаваемого сигнала — это называется коррекция каналов.

2) целью коррекции является, обеспечение наибольшей верности приема сигналов некоторого определенного типа. При этом частотные характеристики необязательно будут идеальными — это коррекция сигналов.

Достоинство коррекции каналов — ее универсальность, т. е. независимость от вида передаваемого сигнала и сообщения.

Достоинством коррекции сигналов является ее высокая точность, т.к. коррекция осуществляется в тех же точках сигнала, в которых сигнал анализирует приемник. Корректоры сигнала более простые, но не обеспечивают универсальности коррекции, т.к. они привязаны к определенному сигналу и к принятому методу приема (регистрации). Поэтому корректоры сигнала обычно являются составной частью приемного устройства. На практике обычно оперируют не ФЧХ, а ГВЗ — производная от ФЧХ по частоте с противоположным знаком.

4. Корректоры частотных характеристик канала

В зависимости от области применения и требования к точности коррекции, корректоры делятся на:

1) стандартные;

2) индивидуальные;

3) переменные.

Стандартные корректоры предназначены для выравнивания усредненных частотных характеристик ФЧХ и ГВЗ, т. е. усредненных по большому числу каналов, переприемных участков. В качестве элементов, корректирующих ГВЗ используются фазовые звенья 2-го порядка. Частотная характеристика ГВЗ этих звеньев должна быть обратная частотной характеристике КС.

Число стандартных корректоров, включенных в канал, друг за другом соответствует числу переприемных участков. Настройка корректора осуществляется в подборе числа подключенных звеньев, в зависимости от числа переприемных участков.

Т.к. частотные характеристики реальных каналов отличается от усредненной характеристики, то возможности коррекции ограничены. Остаточная неравномерность ГВЗ имеет обычно колебательный характер.

Схемы стандартных корректоров могут быть следующие:

Эта схема имеет существенные недостатки — требует использование элементов в неинтегральном исполнении.

Более существенно является применение на интегральных микросхемах, т. е. активное фазовое звено 2-го порядка.

Индивидуальные корректоры используют для конкретного канала и включается также конкретный канал. Они изготавливаются на результатах измерения ГВЗ и ФЧХ канала. Точность может быть весьма высокой и ограничивается только погрешностью измерения характеристик и точностью расчетов элементов корректора. Эти корректоры находят ограниченное применение.

Перестраиваемые корректоры изготавливаются на основе перестраиваемых звеньев, характеристики которых можно изменять.

В последнее время в качестве таких корректоров используются трансверсальные и рекурсивные фильтры.

Корректор на основе трансверсального фильтра:

Они могут быть любыми, но для удобства настройки они должны обладать определенными свойствами: в корректируемой полосе частот они должны быть ортогональными.

Ортогональность базисных функции обеспечивает существенное упрощение настройки и малую чувствительность к стабильности коэффициентов м.

Весьма простую реализацию корректора обеспечивает базисные функции вида:

— эта передаточная функция соответствует задержке по времени на величину .

ГВЗ=

Наиболее простая реализация на линии задали с отводами при этом каждый м осуществляет коррекцию в своем интервале времени. Причем чем больше звеньев, тем больше отсчетных значений ЕЭС может быть скорректировано.

Коррекция выполняется передачей по тракту периодической последовательности импульсов.

Процесс настройки такого корректора весьма прост и он легко поддается автоматизации.

Кроме такой схемы может использоваться рекурсивный фильтр:

Эта схема позволяет получить характеристики, близкие предыдущим, с меньшим числом звеньев.

На первом этапе искажения устраняют при помощи стандартного корректора, а затем с помощью гармонических звеньев. Стандартный корректор позволяет уменьшить неравномерность ГВЗ в 5−10 раз, а стандартный вместе с гармоническим в 50−100 раз. Оба типа этих корректоров относятся к классу предварительно настроенных, т. е. для их настройки передается специальный сигнал — это кодовая комбинация. При этом возможны неточности коррекции из-за того, что настроечный и рабочий сигналы отличаются.

Поэтому самым верхом развития корректоров является адаптивные корректоры, которые настраиваются по информативным сигналам. Они самые сложные. Эти корректоры непрерывно следят за условиями передачи сигналов по каналам и непрерывно перестраиваются, чтобы обеспечить непрерывную коррекцию. Адаптивные корректоры обеспечивают еще большую точность коррекции, т.к. в них настройка учитывает информационные сигналы. Такие корректоры используются во всех системах с высокой скоростью передачи сигналов. У корректоров есть и негативная сторона; использование корректоров ухудшает отношение с/аддитивная помеха. С увеличением длины корректора точность увеличивается, но отношение с/помеха ухудшается. Существуют каналы, в которых, примение корректоров не дает снизить вероятность ошибки. Объясняется это тем, что аддитивная помеха канала растет быстрее, чем уменьшается МСП. Такие каналы считаются плохо корректируемыми. В частности, если; то никакое корректирование не сможет дать найквистовского отклика.

Заключение

Начало практического использования было положено в 1872 году с изобретения телеграфа — это вид документаций электронных сведений, который обеспечивает передачу с помощью электрической энергии буквенно-цифрового текста.

В следующие 100 лет появились телефон, факсимильная связь, телевидение и передача данных.

Передача данных (ПД) — это передача информации в формализованном виде, предназначенного для её обработки техническими средствами или уже обработанные этими техническими средствами.

В настоящее время системы передачи дискретной информации (СПДИ) становятся все более привлекательными вследствие постоянно растущего спроса из-за того, что дискретная передача предлагает несравненно большие возможности обработки информации, не доступные при использовании аналоговой передачи. Отличительным преимуществом всех СПДИ является простота восстановления дискретных сигналов по сравнению с аналоговыми системами.

1. Под.ред. Кловского Д. Д. Теория электрической связи М «РиС» 1999 г.

2. Зюко А. Г. и др. Теория передачи сигналов М. «РиС» 1986 г.

3. Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы М «РиС» 1983 г.

4. Андреев В. С. Теория нелинейных электрических цепей М «РиС» 1982 г.

5. Кловский Д. Д., Шилкин В. А. Теория передачи сигналов в задачах М «РиС» 1978 г.