Способы формирования группового сигнала при разнесённом приёме

Независимо от физического содержания параметра разнесе­ния, т. е. при любом методе разнесенного приема сигнал в каж­дой ветви разнесения х _i (t) есть сумма полезного сигнала u _сj (t) и аддитивной помехи  (t)

                                   

Здесь мультипликативная помеха в j -том канале равна 

                             

При n -кратном разнесении результирующий сигнал на входе системы связи с разнесенным приемом равен

                                              

Здесь C_j — весовые коэффициенты, величина которых зависит от способа формирования группового сигнала и отношения сигнал/ помеха в j -м канале связи.

Известны следующие способы формирования группового сигнала:

— автовыбор (селективное сложение);

— линейное сложение;

— оптимальное (взвешенное) сложение;

— комбинированный способ.

Помехоустойчивость этих способов формирования группового сигнала чаще всего оценивается энергетическим критерием, т. е. увеличением отношения сигнал/помеха при разнесенном приеме по сравнению с отношением сигнал/помеха при одиночном при­еме. В случае передачи дискретных сигналов помехоустойчи­вость целесообразно оценивать и вероятностным критерием, позволяющим судить о вероятности ошибок при разнесенном и одиночном приемах.

  Рассмотрим основные принципы реализации систем связи с разнесенным приемом при различных способах формирования группового сигнала и оценим их помехоустойчивость.

Автовыбор состоит в том, что в любой мо­мент времени выбирается приемный тракт с наибольшим выход­ным сигналом. При этом для i -гo канала с наибольшим в дан­ный момент сигналом весовой коэффициент С _j = 1,а для всех ос­тальных каналов С _{j i} = 0.

Вот почему автовыбор называют также селективным (избирательным) сложением.

Структурная схема приемного устройства с автовыбором при сдвоенном приеме приведена на рис. 6.4. Коле­бания от обоих приемников поступают на устройство сравнения уровней (УСУ). В результате сравнения уровней колебаний вырабаты­вается управляющий сигнал, который через управляющее устройство (УУ) подключает к выходному устройству (ВУ) подключает приемник с большим уровнем сигнала. Приемник с меньшим уровнем сигнала в это время отключается. Для уменьшения искажений сигналов время переключения приемников дол­жно быть малым. Система с автовыбором пригодна для приема телефонных и телеграфных сигналов в том случае, если время переключения приемников не превышает 15—20 мкс.

 

УВЧ СМ. Г

УПЧ

АО

УСУ

ВУ

УВЧ СМ. Г

УПЧ

АО

Приёмник 1

x(t)

ЧД УНЧ

ЧД УНЧ

УУ

УУ

Приёмник 2

Рис.6.4.

 

Место включения устройств сравнения (УСУ) при приеме AM сигналов существенного значения не име­ет. Они могут включаться либо до детекторов, либо после них.

При приеме ЧМ сигналов устройство сравнения должно распола­гаться до ограничителей, так как после ограничителей уровни сигналов одинаковы и теряется информация о том, сигнал како­го канала больше. В случае приема частотно-манипулированных сигналов управляющие устройства необходимо располагать после частотных детекторов. Если управляющие устройства располо­жить до частотных детекторов, то при быстром переключении каналов одна часть элементарного импульса будет проходить че­рез фильтр частотного детектора первого приемника, а другая часть — через фильтр частотного детектора второго приемника. В таком случае во избежание искажений сигнала фильтры час­тотных детекторов должны рассчитываться на пропускание им­пульсов более коротких, чем длительность элементарного импуль­са. Это привело бы к существенному снижению помехоустойчи­вости.

Для количественной оценки помехоустойчивости системы свя­зи с автовыбором по энергетическому критерию необходимо определить и сравнить средние значения отношения сигнал/помеха при одиночном приеме h ₀ ² и автовыбо­ре h _n ².

 .
оценивается выигрыш по мощности разнесенного приема с автовыбором по сравнению с одиночным приемом. При n =1, B ₁ =1, при n =2, B ₂ =1,5, при n =3, B ₃ =1,83, при n =4, B ₄ =2,08 и т.д.

При линейном сложении коэффициенты усиления складыва­емых сигналов должны быть одинаковы, т. е. коэффициенты Cj, равны единице. Равенство ко­эффициентов усиления приемников обычно обеспечивается общей схемой АРУ. В этом случае величина коэффициентов усиления определяется наибольшим из складываемых сигналов.

СМ

УПЧ

Г

x 1 (t)

УВЧ

ФАПЧ

∑

СМ

УПЧ

Г

УВЧ

АРУ

x (t)=x 1 +x 2

К детектору

x 2 (t)

Приёмник 1

Приёмник 2

Рис. 6.5.

 

 

Схема приемного устройства сдвоенного приема с линейным сложением сигналов приведена на рис. 6.5. Когерентность сиг­налов, складываемых на промежуточной частоте, обеспечивает­ся системой фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Несинфазность складываемых сигналов ведет к ухудшению результирующего отношения сигнал/помеха, особенно при равенстве уровней складываемых сигналов. Место включения суммирующего устройства S при линейном сложении зависит от вида модуляции принимаемого сигнала. При приеме АМ сигналов сложение можно производить как до детекторов, так и после них, так как отношение сигнал/помеха на входе и выходе амплитудного детектора одинаково. В случае приема ЧМ сигналов сложение целесообразно производить до детекторов. Выигрыш по мощности разнесенного приема с линейным сложением по сравнению с одиночным приемом   

При n =1, B ₁ =1, при n =2, B ₂ =1,78, при n =3, B ₃ =3,35, при n =4, B ₄ =4,1 и т.д.

При оптимальном сложении сигналов энергетический выигрыш в отношении сигнал/помеха в системе с разнесенным приемом по сравнению с одиночным приемом будет равен

.
При n =1, B ₁ =1, при n =2, B ₂ =2, при n =3, B ₃ =3 и т.д.

На рис. 6.6. приведена упрощенная схема приемного устройст­ва сдвоенного приема с оптимальным сложением сигналов после детекторов.

X=С1X1+С2X2

С2X2

С1X1

К-С1

С2

С1

К-С2

Рис. 6.6

Место включения суммирующего устройства при оптимальном сложении сигналов, как и при линейном сложении, зависит от вида модуляции принимаемого сигнала. Вместе с тем следует от­метить, что в сравнении со способом линейного сложения способ оптимального сложения менее критичен к месту включения сум­матора. Это объясняется тем, что в последнем случае весовые коэффициенты в ветвях приема с плохим отношением сигнал/по­меха малы и их влияние на результирующее отношение сигнал/ помеха будет незначительным.

Коэффициенты усиления УНЧ изменяются пропорционально весовым коэффициентам С₁ и С₂, измеряемым специальными устройствами.

Наличие корреляции между сигналами приводит к снижению помехоустойчивости систем связи с разнесенным приемом как при линейном, так и при оптимальном сложении сигналов. При < 0,6 влиянием корреляции можно пренебречь.

В случае комбинированного сложения при приблизительном равенстве сигналов схема работает по принципу линейного сложения, а при значительном отличии принимаемых сигналов по уровню, как автовыбор.

Выбор того или иного способа сложения сигналов следует производить с учетом проведенной сравнительной оценки и кон­кретных требований к системе связи.

На практике по экономическим соображениям часто ограничивается двукратным разнесением.