Системы связи с шумоподобными сигналами - Варакин Л.Е.
Скачать (прямая ссылка):
канала. Из (11.11) следует, что чем больше мощность помехи, тем меньше
весовой коэффициент. Напомним, что таким свойством обладают "обеляющие"
фильтры. При выборе <рп согласно (11.11) отношение сигнал-помеха на
выходе адаптивного фильтра максимально и равно (10.37) м
9д =2 €. (11.12)
п= 1
где qn2- отношение сигнал-помеха на выходе п-то канала. Положим, что в m
каналах отношение сигнал-помеха равно qm2, а в (М-пг) элементах - q02.
Тогда
q\=(M-m)ql + mq2m (ЦЛЗ)
Заменяя <7о2 и ср"та согласно (11.1), (11.8), из (11.13) получаем
1 - -+n^{q2 + - о2) ]• (11.14)
М ЛР V Чтах М Чп} J У '
При ^max (1 TflfAA.') И МЯЛО ОТЛИЧабТСЯ ОТ <7^тах-
Именно в этом и заключается смысл адаптивного приема: доля ЧВЭ,
пораженных мощной помехой, в общем отношении сигнал-помеха мала и при
т<^М с ними можно не считаться. При т=М, когда поражены все элементы,
отношение сигнал-помеха <72а (11.14) достигает своего минимального
значения <7а2==<72с, т. е. адаптивный фильтр всегда обеспечивает лучшую
помехоустойчивость по сравнению с согласованным. Кривая 2 на рис. 11.2
изображает зависимость <7А2/<72тах, построенную в соответствии с (11.14).
При т/М<С 1 кривая 2 совпадает с прямой 3, описываемой как 1-т/М. С
уменьшением т/М кривая 2 стремится к прямой 3.
11.5. Нелинейный фильтр
В работе [62] описан приемник с нелинейным фильтром, который отличается
от представленного на рис. 11.1 тем, что в каждом канале сначала стоит
полосовой фильтр, затем ограничитель, после которого следуют элементный
согласованный фильтр и линия задержки. В [62] проанализирована
помехоустойчивость приемника с таким нелинейным фильтром при когерентном
и некогерентном приеме. В принятых обозначениях отношение сигнал-помеха
на выходе нелинейного фильтра
a2=q2 - ( 1 -У . (11.15)
чн чт ах 4 \ м )
На рис. 11.2 кривая 4 характеризует зависимость q2/q2max от т/М.
Множитель я/4 вызывает потери в 1 дБ. Отношение qH2/q2max резко
уменьшается с увеличением т/М, поскольку qH2 зависит от т/М как (1-т/М)2.
В то же время в оптимальном адаптивном •фильтре отношение сигнал-помеха
уменьшается приблизительно
214
как 1-т/М. Объясняется это тем, что в адаптивном фильтре отношение
сигнал-помеха определяется формулой (11.12) -чем меньше элементное
отношение сигнал-помеха, тем меньше оно влияет на общее отношение сигнал-
помеха, т. е. по сути дела, в адаптивном фильтре устраняются пораженные
элементы. В нелинейном фильтре пораженные элементы всегда остаются и
вносят в напряжение на выходе помеху, равную по мощности ЧВЭ полезного
сигнала. Так как пораженные элементы при мощной помехе являются помехами,
наличие их в общей сумме всегда приводит к ухудшению помехоустойчивости
нелинейного фильтра по сравнению с адаптивными. Как видно из рис. 11.2
при т/М>0,6 нелинейный фильтр будет значительно уступать и согласованному
фильтру.
11.6. Оптимальный адаптивный приемник1
Для работы адаптивного приемника необходимо, чтобы анализатор каналов
устанавливал весовые коэффициенты в соответствии с (11.11). В анализатор
каналов поступает выборка zu Z2, ... ..., zM, по которой необходимо найти
оценки амплитуды сигнала Ог мощности шума и мощности помехи плюс шум.
Нахождение таких оценок является задачей самообучения фильтра [63-65].
Отметим, что точность оценок тем выше, чем больше число ЧВЭ в сигнале,
так как с ростом М увеличивается объем выборки, а это повышает точность
оценок [71, 72]. В свою очередь, повышение точности оценок приведет к
приближению реальной помехоустойчивости адаптивного фильтра к
потенциальной, определяемой формулой
(11.14).
Адаптивный прием согласно (11.11) требует раздельного измерения
сигнальной и помеховой составляющих, что реализуется весьма сложно.
Использование квазиоптимальных адаптивных приемников существенно упрощает
реализацию, но в принципе при построении таких приемников заранее
предполагается существование определенных потерь, связанных с
неоптимальностью определения весовых коэффициентов. Поэтому задача
построения адаптивного приемника ШПС, осуществляющего адаптацию с
оптимальными весовыми коэффициентами без предварительного разделения
суммы сигнала и помехи на входе приемного устройства, актуальна. Ее
решение приведено в [71].
На рис. 11.3 изображена структурная схема адаптивного приемника ШПС.
Сумма сигнала и помехи одновременно поступает на входы информационных и
измерительных каналов. Информаци-онный канал состоит из согласованного
фильтра СФП (л=1, М) и усилителя УС", коэффициент усиления которого
пропорционален весовому коэффициенту (11.11), вычисляемому измерительным
каналом (ПК). Напряжение с выходов информационных каналов когерентно
накапливается в сумматоре. Каждый л-й измерительный
1 Параграфы >11.6, 11.7 написаны на основе совместных работ с В. Н. Та-
лизным [71, 72].
215
