www.chms.ru - вывоз мусора в Балашихе 

Динамо-машины  Сигналы и спектры 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 [ 82 ] 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358

аксиальных и оптоволоконных кабелей, а также (в случае передачи в раоиодиапазоне частот) волноводов, атмосферы или открытого пространства. Для большинства наземных каналов связи пространство канала проходит через атмосферу. Для спутниковых каналов связи канал, в основном, проходит через открытое пространстю. Следует напомнить, что хотя некоторые атмосферные явления происходят на высоте до 100 км, основная часть атмосферы лежит все же ниже 20 км. Следовательно, на атмосферу приходится только небольшая часть (0,05%) обшей длины (35 800 км) тракта связи. Большая часть предлагаемой главы представляет анализ канала связи в контексте подобной спутниковой связи. Вопросы наземных беспроводных каналов связи будут рассмотрены в главе 15.

5.2.1. Понятие открытого пространства

Понятие открытого пространства подразумевает канал, свобсдный от любых помех распространению в диапазоне радиочастот, таких как поглощение, отражение, преломление или дифракции. Если часть канала приходится на атмосферу, эта часть должна быть однородной и удовлетворять всем указанным условиям. Предполагается, что земля находится бесконечно далеко (или что ее коэффициент отражения пренебрежимо мал). Предполагается также, что энергия, передаваемая на радиочастотах, является функцией только расстояния от передатчика (и, как в оптике, подчиняется закону обратных квадратов). Каналы открытого пространства описывают идеальный тракт распространения радиочастот; на практике распространение через атмосферу и возле поверхности земли подвержено поглощению, отражению, дифракции и рассеиванию, что корректирует передачу в открытом пространстве. Атмосферное поглощение рассмотрено в последующих разделах. Отражение, дифракция и рассеивание, которые имеют важную роль в определении производительности наземной связи, рассмотрены в главе 15. Кроме того, всестороннее обсуждение этих вопросов представлено в работе [I].

5.2.2. Снижение достоверности передачи

В главе 3 бьию установлено, что существует две основные причины снижения достоверности передачи. Первая - это уменьшение отношения сигнал/шум. Вторая - это искажение сигнала, которое может быть вызвано межсимвольной интерференцией (intersymbol interference - ISI). В главах 3 и 15 рассматриваются определенные методы выравнивания, уменьшающие последствия ISI. В данной главе мы обсудим бухгалтерию усиления и рассеивания мощности сигнала. В бюджет канала мы не будем включать межсимвольную интерференцию, поскольку ее особенностью является то, что повышение мощности сигнала не всегда устраняет искажение, вызванное ISI (см. раздел 3.3.2.)

Для цифровой связи вероятность ошибки зависит от отношения EJNo в приемнике, определенного в формуле (3.30) следующим образом:

Nq nVr,

Другими словами, EJNq- это мера нормированного отношения сигнал/шум {SIN или SNR). Если не оговорено другое, под SNR подразумевается отношение средней мощности сигнала к средней мощности шума. Сигналом может быть информационный сигнал, видеоимпульс или модулированная несущая. Уменьшение SNR может происходить двумя способами: (1) путем снижения желаемой мощности сигнала и (2) посредством повышения мощности шума или мощности сигналов, интерферирующих с полезным сигналом.

5.2. Канал 271



Эти механизмы будем называть, соответственно, ослаблением (или потерями) и шумом (или интерференцией). Ослабление происходит при поглощении, отклонении или отражении части сигнала при его прохождении к заданному приемнику, таким образом, часть переданной энергии не доходит до пункта назначения. Существует несколько источников электрических шумов и интерференции, возникающих вследствие различных механизмов, - теплоюй шум, галактический шум, атмосферные помехи, помехи от коммутирующих элементов, перекрестные помехи и интерферирующие сигналы от других источников. При промышленном использовании термины потеря и шум часто не различаются, поскольку их эффект на систему одинаков.

5.2.3. Источники возникновения шумов и ослабления сигнала

На рис. 5.1 представлена блок-схема спутникового канала связи с источниками возникновения щумов и ослабления сигнала. На данном рисунке механизмы ослабления (или потерь) сигнала показаны затененными, а источники шума - штрихованными прямоугольниками. Источники, ослабляющие сигнал и вносящие шум, представлены сетчатыми прямоугольниками. Ниже приводится перечень источников (21 наименование) ухудшения качества передачи, в котором описаны важнейшие вкладчики в ухудшение отношения SNR. Нумерация списка соответствует нумерации, приведенной на рис. 5.1

1. Потери, связанные с ограничением полосы. Все системы используют в передатчике фильтры для передачи энергии в ограниченной или вьщеленной полосе. Это позволяет исключить интерференцию с сигналами других каналов или пользователей, а также удовлетюрить требования органов государственного регулирования. Подобная фильтрация уменьшает общее количество передаваемой энергии; результат - ослабление сигнала.

2. Межсимвольная интерференция. Как показывалось в главе 3, фильтрация в системе - передатчике, канале и приемнике - может привести к межсимвольной интерференции. Принятые импульсы перекрываются; хвост одного импульса размывается на соседние символьные интервалы, что мешает процессу детектирования. Даже при отсутствии теплового шума, неидеальная фильтрация, ограничение полосы системы и замирание в каналах приводят к возникновению межсимвольной интерференции.

3. Фазовый шум гетеродина. При использовании в процессе смешения сигналов гетеродина, случайное смещение фазы добавляет к сигналу фазовый шум. При использовании в корреляционном приемнике опорного сигнала случайное смещение фазы может привести к уменьшению возможностей детектора, а следовательно, к ослаблению сигнала. В передатчике случайное смещение фазы может привести к размыванию полосы выходного сигнала, которая затем будет ограничена выходным фильтром, что приведет к ослаблению сигнала.

4. Преобразование амплитудной модуляции в фазовую (АМ/РМ conversion). Данное преобразование - это явление фазового шума, проявляющееся в нелинейных устройствах, таких как лампа бегущей волны (traveling-wave tube - TWT, ЛБВ). Флуктуации амплитуды сигнала (амплитудная модуляция) порождают колебания фазы, вносящие фазовый шум в сигналы, которые вьщеляются с помощью когерентного детектирования. Преобразование амплитудной модуляции в фазовую также может приводить к возникновению дополнительных боковых полос, что вызывает ослабление сигнала.



Интерференция с сигналами

соседних Соканальная каналов интерференция


Потеря Поляризационные Потери

наведения потери

copy;Потери аХЯ на обтекателе

Антенна

Эффективность i антенны fJL

copy; copy;I

Усиление или (4) ослабление на - [ ограничителе

copy;

Модуляционные потери

аИнтермодуляционные 3 составляющие

Преобразование амплитудной

модуляции Фазовый шум в фазовую гетеродина

! reg;

Передатчик

Потери, связанные с ограничением полосы

Межсимвольная интерференция

Модем

в атмосфере потери Потери вследствие дождя

Канал

Пространственные Потеря

Галактический шум, звездный шум и шум побережья

Ключевые источники ухудшения качества

Условные обозначения

Источник 6 информации

Передающий терминал

Ослабление сигнала

Источник шума (помех) или интерференции

оба механизма

@ -ЧприемникЩ~П@

Модем

Потери реализации

Получатель О информации

Неидеальная cинxpoнизaцияJ

Принимающий терминал

Рис. 5.1. Спутниковый канал связи приемник-передатчик с типичными источниками ослабления сигнала и помех



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 [ 82 ] 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358