Математические модели канала связи


Принципы функционирования инвариантных систем связи



страница7/9
Дата10.05.2018
Размер1.05 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9
Принципы функционирования инвариантных систем связи.

3.1. Инвариантная система связи для канала с постоянными параметрами

К настоящему времени известно, что изменения сигналов в каналах связи можно описать соответствующими группами преобразований. В частность, линейные каналы связи(каналы, в которых выполняется принцип суперпозиции) описываются аффинной группой преобразований. Эта группа преобразований обладает инвариантом в форме сохраняющхся отношений длин векторов сигналов, лежащих на одной прямой. Этот инвариант применительно к задачам связи можно трактовать следующим образом: инвариантом линейного канала является отношение длин векторов сигналов, имеющих подобные формы, которое одинаково как для входных, так и для выходных сигналов.

d:\дисер\мое\media\image1.jpeg(3.1)

гдеd:\дисер\мое\media\image2.jpeg- длины векторов входных сигналов,

а d:\дисер\мое\media\image3.jpeg- длины векторов выходных сигналов,



Ji и Ji. инварианты (сохраняемые каналом величины).

В предыдущем выражении в качестве сигналов, на основании которых вычисляется значение инвариантов, использованы два смежных во времени сигнала.

Однако это не является обязательным. Сигналы могут быть разделены и другими интервалами времени. В общем случае в качестве значений числителя и знаменателя можно использовать любые фиксированные линейные комбинации сигналов, суммы которых будут отображаться одинаково направленными векторами. Это дает возможность, используя принцип накопления энергий сигналов, влиять на помехоустойчивость системы передачи к аддитивным помехам.

Из выражения (3.1) легко получить алгоритм модуляции



d:\дисер\мое\media\image4.jpeg (3.2)

и демодуляции



image5

(3.3)

В качестве сохраняющейся величины Ji , очевидно, следует использовать значение информационного элемента, передаваемого по свответствующему каналу системы передачи.

На рисунке 3.1 показана упрощенная структура оборудования канала, в котором реализованы алгоритмы модуляции (3.2) и демодуляции (3.3)




c:\users\voldemar\desktop\дисер\мое\media\image6.jpeg

Рисунок 3.1 - Упрощенная структурная схема инвариантной системы передачи информации

В этой схеме на передающей стороне А модулятор состоит из трёх блоков: линии задержки (ЛЗ) с временем задержки, равной длительности единичных интервалов τ0, ключа К1 и умножителя. Разумеется, перед началом работы в линию задержки следует записать начальный опорной сигнал So(t). При этом ключ К1 находится в замкнутом состоянии. После передачи опорного сигнала ключ К1 размыкается и начинается передача информационных элементов. Недостатком простейшей схемы, изображенной на рисунке 3.1 являются возможность неограниченного возрастания амплитуд сигналов, когда Ji>1. Поэтому для практики более приемлема схема, изображенная на рисунке 3.2. Схема демодулятора стороны (Б) содержит пять блоков: блок вычисления модулей векторов выходных сигналов (ВМВ), линию задержки, аналогичной на предыдущей стороне, делитель модулей векторов сигналов и два ключа К2 и КЗ. Перед тем, как на приёмную сторону придёт опорный сигнал ключ К2 находится в замкнутом положении, а ключ КЗ в разомкнутом. После того, как опорный сигнал пришёл с канала связи на сторону Б, ключи К2 и КЗ меняют свои состояния на противоположные, а именно, К2 размыкается, а КЗ замыкается.

Для работы блока вычисления модулей векторов выходных сигналов необходима система тактовой синхронизации, которая на схеме не показана.

Рассмотрим более подробную структурную схему инвариантной системы передачи информации.

c:\users\voldemar\desktop\дисер\мое\media\image7.jpeg

Рисунок 3.2 - Структурная схема инвариантной системы передачи

Пусть от источника сообщений поступают информационные элементы (в общем случае числа Ji), значения этих информационных элементов необходимо передать без искажений через искажающий сигналы линейный канал связи. Как видно из алгоритма амплитудной модуляции, вычисление длины вектора рабочего сигнала осуществляется путем умножения значения информационного элемента Ji на длину вектора опорного сигнала.

Таким образом, на передающей стороне необходима память, в которой хранилось бы значение длины вектора опорного сигнала. Для вычисления длины векторов рабочих сигналов используется блок, который обозначен вычислителем модуля векторов (В МВ), который представляет собой умножитель вычисляющийd:\дисер\мое\media\image8.jpeg

Для формования самих сигналов на передающей стороне должен находится генератор рабочих сигналов. Он, в свою очередь, вырабатывает «заготовки» сигналов, спектр которых согласован с полосой пропускания канала связи, из которых будут формироваться сигналы с инвариантной амплитудной модуляцией. Это формирование можно осуществить путем умножения вычисленных ранее модулей векторов сигналов на образцы сигналов генератора. В рассматриваемом случае предполагается, что передача информации будет осуществляться блоками, при этом в начале блока передается опорный сигнал, а за ним рабочие сигналы. Для формирования структуры блока используется ключ на входе амплитудного модулятора: в начале каждого блока ключ К1 подключают к блоку памяти, в котором хранится длина вектора опорного сигнала и оттуда поступает на амплитудный модулятор. Затем ключ переключают к блоку вычислителя длин векторов информационных сигналов, и с его выхода Величины длин векторов информационного сигнала поступают на модулятор. На этом завершается передача первого блока сигналов. В дальнейшем процесс формирования очередных блоков сигналов показан на временных диаграммах (рис.3.3).

Сформированный передатчиком блок сигналов, передается в канал связи. Канал связи вносит в передаваемые сигналы искажения, характер которых неизвестен приемнику. Для простоты на диаграмме изображен сигнал, амплитуда которого изменена каналом в К раз, при этом величина К приемнику неизвестна. Конечно, в общем случае канал связи влияет на сигналы более сложным образом, например, вносит межсимвольную интерференцию. Однако, рассмотрение этой ситуации, пока выходит за рамки данной работы.

Рассмотрим приемную часть. Очевидно, на входе приемника должен стоять полосовой фильтр Фвх, который подавляет помехи, спектр которых находится за полосой частот, занимаемой спектром полезного сигнала.image10

Приемник должен реализовать алгоритм демодуляции, записанный формулой

Как следует из этой формулы, демодулятор должен вначале оценить длины векторов информационного и опорного сигналов. Наиболее просто решается задача оценки длины векторов информационных сигналов. Рассмотрим, с помощью, каких операций можно оценить длину вектора сигнала.

Как видно из формулы, первой операцией является операция вычисления длин векторов принимаемых сигналов. Для этого предназначен блок, который называется вычислитель оценок модулей векторов (BOMB).

Квадрат длины вектора сигнала может быть рассчитан как сумма квадратов значений его проекций в некотором базисе. Если в качестве базисных функций использовать функции Котельникова, отличающиеся временным



сдвигом Δt = l/2Fe(Fe-верхняя частота спектра сигнала), то длина вектора

сигнала будет равна (3.4)

где Si- отсчеты сигналов во временой или частотной области.

В этом выражении Si представляет собой временные отсчеты сигнала, измеренные через интервалΔt; n - число временных отсчетов, укладывающихся

внутри интервала обработки сигнала τ0.

Разумеется, в начале производится оценка длины вектора опорного сигнала, которая с помощью ключа К2 записывается в специальную память. Следующий блок предназначен для вычисления оценок значений информационных элементов (ВОИЭ):



оценки Ji поступают к получателю сообщений (ПС).


c:\users\voldemar\desktop\дисер\мое\media\image9.jpeg

Рисунок 3.3 - Иллюстрация процессов формирования модуляции и демодуляции блоков сигналов в ИСПИ.



Тогда схема вычисления оценки модулей векторов сигнала (ВМВ) в демодуляторе будет иметь следующий вид:



c:\users\voldemar\desktop\дисер\мое\media\image13.jpeg

Рисунок 3.3 - Схема вычисления оценки модулей векторов

сигналов

Входной фильтр Фвх осуществляет фильтрацию сигнала от помех. Выбор его частотной характеристики легко произвести, используя известные положения теории оптимальной фильтрации. Квантователь осуществляет измерение Si. Остальные блоки реализуют алгоритмы вычисления величины |S|.






Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9


База данных защищена авторским правом ©znate.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница