Будь умным!


У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.net

Тема 15 Оценка помехоустойчивости электронных систем

Работа добавлена на сайт samzan.net:


 Тема 15. Оценка помехоустойчивости электронных систем.

Допущения: помехи действуют лишь в линии связи (КС).

Оценка помехоустойчивости передачи цифровых сигналов состоит из нескольких этапов:

1) выяснение характера и характеристик помех в КС;

2) оценка ошибки вносимой помехами в сигнал в КС;

3) оценка характеристик помех на выходе модема (ошибки сигнала);

4) установление статистических характеристик ошибок РУ;

5) оценка наличия ошибки  в декодированных сообщениях.

Оптимальное обнаружение сигнала.

Функции решающей схемы:

  •  служит для наиболее полного выделения информации из принятого сигнала.
  •  формирует сигналы пригодные для использования вторичной аппаратурой АПД.

Распознавание может осуществляться следующим образом:

а). РС содержит пороговый элемент с UП.

 x(t) > UП  “ 1”;

x(t) < UП  “ 0”.

Зона стирания – зона неуверенности.

Введение зоны эквивалентно увеличению кодового расстояния на единицу. И приводит к увеличению обнаруживающей способности кода.

При использовании кодов с зоной стирания

РС содержит 2 пороговых элемента с UП1 и UП2.

Правило распознавания:

x(t) > UП1  “ 1” ;

 x(t) < UП2  “ 0” ;

 UП2 < x(t) < UП1  отказ.

В качестве порогового устройства применяют электронные компараторы.

  •  операционный усилитель с характеристикой вход-выход вида.
  •  

UC = (0,25 … 2) мВ

U1  ”1” ;

U0  “0” .

Решающее устройство для кодов с зоной стирания.

 

Выбор оптимальных порогов РС.

Выбор осуществляется методами систематических решений.

Пусть :   

 x(t) – принимает два значения x1 и  x0 с вероятностями  p(x1) и p(x0),

т.к. x0 и  x1 образуют полную группу :

p(x1) + p(x0) = 1.

При распознавании возможна исключающие гипотезы :

Н0 – принят сигнал х0  “0”;

Н1 – принят сигнал х1  “1”.

Решающее устройство должно установить какая из гипотез является правильной.

Условные вероятности (плотность вероятности) сигнала и помехи (для наиболее типичного случая нормального шума, аддитивно воздействующего на сигнал) имеют вид.

- Uпорога

если “0” x0

  “1” x1

Как выбрать , чтобы ошибка была минимальной.

Критерий Котельникова

(идеального наблюдения)

При принятии решения может иметь место ошибки двух родов:

1) при отсутствии х1  у оказывается в области V1 и принимается гипотеза Н1;

2) при наличии х1  y оказывается в области V0 и принимается гипотеза Н0.

Ошибка:

1). называется ошибкой 1-го рода или “ложной тревогой” - ;

2). Называется ошибкой 2-го рода или “пропуском сигнала” - .  

Полная вероятность ошибочного решения:

Критерий Котельникова минимизирует эту вероятность:

Подставляя и получим:

Величину можно представить в виде:

Тогда:

ошибка будет уменьшаться если >0.

т.е.  ,

,

- текущее значение послеопытной вероятности,

0 – доопытные значения отношений вероятностей,

при > 0x1 – “1”;  

при < 0x0 – “0”.  

Величина 0 – определяется величиной порога РС.

Порог может быть выбран следующим образом.

.

- для разных каналов связи принимает значения от 10-3…10-9.

Для ряда наиболее часто используемых каналов эта величина приводится в справочниках.

Тип канала

Кабельный телефонный

3,0810-4

Радиорелейный телефонный

7,0410-4

Радиотелеграфный КВ канал

1,3710-2

Тропосферный телефонный

6,3410-4

Пример:  p(x0) = p(0) = 0.4; p(x1) = p(1) = 0.6;

 U0 = 0.4, В; U1 = 2.4, В.

       

При

U1 >> UП;   Uy - UФ = -U1;

U0  0;

Uy – U0 = Uy =UП; при U0  0.

  

В последнем выражении:

 

  

Вероятность ошибки в значительной степени определяется отношением мощностей сигнала и помех.

Поэтому в целях повышения достоверности следует принимать меры увеличения этого отношения, т.е. отношения   

Структура модема.

ФП,ФПер – фильтры передатчика;

М,Г – модулятор и генератор несущей;

ФПр,ФНЧ – фильтры приемника;

ВТИ,ВНЧ – выявители тактовых импульсов и несущей;

СD – синхронный детектор;

РС – решающая схема.

Точность передачи сигнала по КС определяется видом модуляции сигнала.

Методы повышения помехоустойчивости звеньев ЭС.

Помехоустойчивость видов модуляции.

Рассматривается простейший случай:

x(t) = A sin 0t ;

(t) = B sin 0t .

  •  моногармонические;
  •  помеха аддитивно воздействует на сигнал.

y(t) = x(t) + (t) = A sin 0t + B sin 0t = (A + A)sin ( + )t.

Приращение амплитуды:

А = В cos ( - 0)t = B cos  ;

 = ( - 0)t = 1t.

Мощность приращения паразитной амплитуды при АМ:

Мощность полезной составляющей:

при М = 1; А = А,

Мера помехоустойчивости:

Оценим помехоустойчивость ЧМ:

- мгновенная фаза;

где - паразитное изменение частоты

при В << А    

тогда

Угловая скорость вектора :

- максимальное изменение частоты.

Оценим значение полезной мощности полезной составляющей и вызванной помехой на выходе демодулятора:

 при АМ;

при ЧМ.

АМ:

Подавление помехи амплитудной модуляцией, т.е. выигрыш в применении АМ.

 

  •  нет никакого выигрыша,
  •  АМ абсолютно непомехоустойчива.

ЧМ:

 - девиация частоты, обусловленная сигналом;

 - паразитная девиация – чем больше отношение, тем выше помехоустойчивость.

- мощность помехи (без шума).

ВЧМ = 3m2

  •  ЧМ в 3m2 раз больше помехоустойчива, чем АМ;
  •  повышение помехоустойчивости достигается выбором .

Для повышения помехоустойчивости следует выбирать такие методы модуляции, которые позволяют увеличивать отношение  при демодуляции.

Такими методами является частотная и фазовая модуляции.

Повысить отношение  можно и другими методами.

Частотная фильтрация.

Идея – уменьшить РП за счет уменьшения полосы частот, в которой она существует (или действует).

спектр сигнала.

спектр помехи в канале.

Мощность сигнала:             

Мощность помехи:              

АЧХ – фильтра.

Поскольку , то РСвых = РСвх .

Мощность помехи на выходе фильтра:

Выигрыш:

Схема модема – в приемнике два фильтра, оба выполняют эти функции.

Методы накопления.

  •  принимается при многократном повторении сигнала или при многократном стробировании (что эквивалентно);
  •  дополняется схема модема

  •  интегратор;
    •  аналоговый ключ;
    •  умножитель частоты;

На короткое время с шагом t интегратор подключается к выходу ФНЧ;

Установим  на выходе интегратора.

Пусть:

В момент стробирования:

Выходной сигнал интегратора:

к- коэффициент преобразования. к = 1.

Определим мощность сигнала на выходе и входе интегратора:

Отношение сигнал / помеха:

Выигрыш:  

  •  отношение сигнал / помеха методом накопления увеличивается в n раз, повышается помехоустойчивость системы;
  •  плата за увеличение отношения с/п увеличение длительность сигнала;
  •  чтобы полученный результат был верен, требуется, чтобы в моменты времен стробирования, значения помехи были некоррелированы.

Интервал времени между стробированиями .

Длительность сигнала:

   

     В n раз следует увеличить длительность сигнала.


Метод корреалиационной фильтрации.

Часто используется для улучшения отношения с/п.

Пусть сигнал – ЧМ.

Передается  х1 = “1”

  •  помехи – шум с а.к.ф виде;
  •  помеха на сигнал воздействует аддитивно.


Сигнал и помеха некоррелированы.

Спустя  а.к.ф.  совпадет с , ее частота 1 = 1сигнала.

Структура коррел. фильтра.

Время интегрирования:

В модем коррел. фильтр входит в качестве выявителя сигнала переносчика.

Уровень помех на выходе фильтра:

отношение  может быть >1, т.е. помехи могут быть очень большой величины, но  и  на выходе фильтра при этом может быть значительным, т.е. коррел. фильтр в широких пределах может улучшать отношение с/п.

Длительность сигнала:

где ТС1 – время интегрирования, определяет точность определения .

Ограничив ширину спектра помехи  в соответствии с теоремой Котельникова:

 

Значение определяется точно, также как и дисперсия, поэтому точность определяется этой величиной можно установить с использованием неравенства Чебышева.

- доверительная вероятность;

- доверительный интервал.

Решение имеет вид:

Откуда:  

ТС2 – время нарастания сигнала на выходе фильтра.




1. УХОД БОРОМИРА Арагорн быстро поднимался на холм.html
2. Тема 2. Частная психиатрия Лекция 11
3. В яких значеннях застосовують термін ldquo;статистикаrdquo; в сучасних умовах Як поділяють статистичні с
4. Лекция 18 ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ГНОСЕОЛОГИИ 1
5. Мир сцены Джером Клапка ДжеромМир сцены OCR- NVE 2000 Перевод- Р.html
6. сущность социального государства 2
7. раз выше чем в дореволюционной России и в 10 раз выше чем в Германии
8. организация хотя фактически мы все время подразумевали при этом формальную организацию
9. Александр Матвеевич Пешковский
10. реферату- Класицизм в архітектурі України кінця 18 поч
11. время в течение которого работник в соответствии с правилами внутреннего трудового распорядка организации
12. А.Н. Джуринский ИСТОРИЯ ЗАРУБЕЖНОЙ ПЕДАГОГИКИ
13. Вопросы к экзаменам и зачетам по дисциплине «Административное право»
14. Методика обучения фонетике
15. печать газеты журналы афишы проспекты и др
16. Особенность поражения человека электрическим током.html
17. ~Вертите головой~ Остеохондроз грудного отдела позвоночника ~Расправьте плечи~ Остеохондроз поясн
18. этические аспекты Понятие цинизм довольно часто употребляют в современном обществе
19. по теме- Степень с натуральным показателем 1
20. Статья Нормальная сексуальность и моделирование её первичных и вторичных расстройств