4.2. Методы накопления

Одним из эффективных и широко применяемых в различных вариантах методов борьбы с помехами является метод накопления. Сущность метода состоит в том, что сигнал или его элементы многократно повторяются. На приеме отдельные образцы сигнала сличаются (обычно суммируются), и так как различные образцы по-разному искажаются помехой в силу независимости последних, то можно восстановить переданный сигнал с большей достоверностью.

В простейшей форме метод накопления часто применяется при телефонном разговоре в условиях плохой слышимости, когда переспрашивают и повторяют одно и то же слово по нескольку раз.

В случае телеграфной связи каждая кодовая комбинация, состоящая из элементов 0 и 1, передается несколько раз. Если вероятность сбоя символов 1 и 0 одинакова, то на приеме решение выносится «по большинству», т. е. воспроизводится символ 1 на данной позиции, когда их число на этой позиции больше числа символов 0, и, наоборот, воспроизводится 0, когда число «нулей» больше числа «единиц»:

переданная комбинация 01001

первая принятая 00001

вторая 11010

третья 01101

воспроизведенная комбинация 01001

Заметим, что можно было бы получить п образцов сигнала не путем их повторения во времени, а путем передачи по независимым каналам, разделенным по частоте, или каким-либо другим способом.

Существуют и другие разновидности метода накопления. К ним, в частности, относится метод синхронного накопления, нашедший применение в радиолокации. При этом методе на протяжении посылки сигнала берется не один отсчет, а несколько. На приеме эти отсчеты суммируются в накопителе.

Пусть отдельные отсчеты принятого сигнала:

,blank ,…blank (4.1)

тогда сумма отсчетов

blankblank blank (4.2)

Величина b = ns представляет собой полезный сигнал на выходе

приемника. Случайная величина blank представляет собой помеху. Отношение сигнала к помехе на выходе приемника blank равно: blank (4.3)

Здесь мы полагали, что blank некоррелированы и имеют одинаковое распределение, blank отношение сигнала к помехе на входе приемника.

Таким образом, при описанных условиях накопление отсчетов сигнала позволяет увеличить отношение сигнала к помехе на выходе приемника ровно в п раз. Суть дела сводится к тому, что мощность сигнала при суммировании растет пропорционально п2 (складываются напряжения), а мощность помехи — пропорционально п (суммируются мощности). Поэтому отношение сигнала к помехе увеличивается в п раз, если помехи независимы. При наличии корреляции между значениями помехи этот выигрыш будет меньше.

Метод накопления можно осуществить, беря не сумму отсчетов xk, а интеграл непрерывно изменяющейся функции x(t)=s+blank(t) за время Т, равное длительности сигнала,

blank

Здесь b — также постоянная, выражающая сигнал на выходе накопителя (интегратора), а |blank — случайная величина, определяющая помеху на выходе интегратора.

Определим дисперсию случайной величины blank

blank (4.4.)

где blankфункция корреляции помехи blank. Если спектр помехи равномерен в достаточно широкой полосе частот F, т. е. интервал корреляции помехи blank, то конечные пределы интегрирования могут быть заменены на бесконечные:

blank (4.5)

где blank. По определению (2.24) интервал корреляции

blank (4.6)

В рассматриваемом случае blankи blank. Следовательно, blank

Тогда отношение сигнала к помехе на выходе интегратора будет

blank (4.7)

Итак, выигрыш, получаемый при интегрировании, тем больше, чем больше отношение blank. Описанный способ приема называется интегральным.

Заметим, что blank есть число независимых отсчетов помехи на интервале Т. Это означает, что ф-лы (4.3) и (4.7) совпадают, т. е. замена суммирования независимых значений непрерывным интегрированием дополнительного выигрыша не дает. Однако практическая реализация метода интегрирования осуществляется проще, чем суммирование дискретных значений. Так, при приеме телеграфных сигналов в качестве интегратора широко используется цепочка RC, разряжаемая синхронно по окончании каждой элементарной посылки (рис. 4.2). В конце каждой посылки заряд на емкости приблизительно пропорционален интегралу входного сигнала. Додетекторное интегрирование можно осуществить с помощью резонатора большой добротности.

В простейшем случае таким резонатором может быть колебательный контур.

blank

Рис. 4.2. Простейшая схема интегратора

To top