книги из ГПНТБ / Машбиц Л.М. Цифровая обработка сигналов в радиотелеграфной связи

П Р Е Д И С Л О В И Е

Термин «цифровая обработка сигналов» применяется для обоз­ начения различных преобразований сигналов, осуществляемых при помощи дискретных логических цепей на основе применения мето­ дов численного анализа.

Роль 'цифровых методов обработки сигналов быстро возрастает •в связи с успехами интегральной электроники и ростом требова­ ний к •надежности и экономичное™ оборудования.

Радиотелеграфная связь в свое время явилась 'базой для отра­ ботки принципов электронной 'реализации всех основных матема­ тических действий (сложение, вычитание, умножение, деление,

техники 'выполнения математических операций решения, основан­ ные ;на .применении дискретных логических цепей, оказались более жизнеспособными и в большейстепени совместимыми с возможно­ стями 'Современной технологии изготовления..-, электронных уст­ ройств, чем решения, основанные на применении аналоговых цепей, что привело к почти полному вытеснению последних из области б ы числи тел Ь'но и техники.

Между тем в области радиотелеграфной связи пока еще приме­ няются в основном аналоговые цепи и простой переход к решению типовых задач радиотелеграфии -методами дискретной логики хотя и возможен, но отнюдь не всегда эффективен. Необходимо, следо­ вательно, коренным образом пересмотреть подход к решению ряда •классических задач радиотелеграфной связи с учетом современных •возможностей радиоэлектроники и вычислительной техники. Про­ веденные в этой области работы показывают, что в ряде случаев такой подход позволяет не только реализовать преимущества, свя­ занные с возможностью использования интегральной технологии при изготовлении .аппаратуры, но и получить некоторые новые воз­ можности, недоступные при решении задач аналоговыми методами.

Работы, рас1см.атрив'ающие вопросы -применения дискретных ло­ гических цепей в аппаратуре радиотелеграфной связи {1—3], весь­ ма немногочисленны и затрагивают ограниченное число задач по­ строения 'радиотелеграфного тракта, что в известной мере сдержи­ вает процесс .модернизации технической базы радиотелеграфии (и вообще техники передачи дискретных сигналов).

3

1

Г Л А В А

Тракт радиотелеграфной связи и оценка его качественных показателей

1.1. С Т Р У К Т У Р А Т Р А К Т А

Упонятие «ли-ш-ния радиотелеграфной связи» принято включать

•как среду, в которой происходит распространение радиоволн, так и все оборудование, участвующее в 'передаче сигналов,— от ис­ точника сообщений ^буквопечатающий аппарат на 'передающем конце линии) до приемника сообщений '(буквопечатающий аппа­ рат на приемном конце линии).

Термин «радиотелеграфный теракт» или «тракт радиотелеграф­ ной связи» обычно употребляют для обозначения того же комплек­ са, но без оконечной аппаратуры.

-В свою очередь, тракт радиотелеграфной связи включает в себя три составные части: передающий тракт (оборудование передаю­ щего конца (радиотелеграфного тракта до .передающей антенны •включительно), тракт распространения (от передающей до прием­ ной антенн) и приемный тракт .(все оборудование приемного .конца радиотелеграфного тракта от приемной антенны (включительно).

Вопросы, рассматриваемые I B книге, относятся как к передаю­ щему, так и к прием-ному трактам линий радиотелепрафной связи и в большей своей части являются общими дл'я этих линий неза­ висимо от шюпользуемото диапазона частот и механизма распро­ странения радиоволн. Вместе с тем для определенности изложение материала ведется применительно к линиям диапазона декаметровых волн |(кв) и к линиям, использующим ионосферное рассея­ ние (ИР) сигналов диапазона метровых волн,- ибо именно такие линии являлись основной базой для экспериментальной проверни эффективности использования дискретных логических цепей и чис­ ленных .методов анализа.

Вопросы, касающиеся трактов распространения указанных ли­ ний шязи, в данной книге не рассматриваются. Эти вопросы наи­ более полно изложены в работе [4], к которой мы и адресуем чи­ тателя, желающего подробно ознакомиться с механизмом распро­ странения радиоволн, используемым на этих линиях.

5

частотномаинпулированные сигналы та рабочей частоте поступают

.на 1пвредатч1ш< и, далее, .антенной излучаются в эфир. Сигналы, принятые .приемной станцией пункта А и соответствующим обра-

.зом преобразованные, по трансляционной линии поступают на оконечный комплект ЦТ.

Оборудование приемного тракта состоит из двух антенн; двух приемников; узла, включающего в себя дешифратор, преобразую­

устройства») и выходного ТМ. Переключатель Кл позволяет под­ ключать вход ТМ либо к выходу регенератора "(синхронный прием), либо непосредственно к выходу дешифратора (при приеме асин­ хронных сигналов).

•С выхода ТМ приемной станции сигналы по трансляционной

.линии (Поступают на вход оконечного .комплекта пункта Б анало­ гичного оконечному комплекту '.пункта А. Трансляционная линия связывает выходной ТМ оконечного комплекта со входом ТУВ передающей станции пункта Б.

Типовая структурная схема линии радиотелеграфной связи ИР (рис. 1.2) отличается от схемы рис. -1.1 тем, что:

— на передающей стороне установлен имитатор телеграфных посылок (ИТП) и предусмотрен переключатель Кли позволяющий

Рис. 1.2. Структурная схема одного направления линии радиотелеграфной связи ионосферного рассеяния

7

оперативно .переходить «а «шинированные сигналы (для проверки л-иниш);

—количество ветвей разнесения на приеме увеличено с двух до четырех, 'соответственно установлены четыре антенны и четыре приемника.

—I B каждой ветви .приема между антенной и приемником уста­ новлен дополнительный узел—.конвертер ультракоротковолновой связи (КУС), .преобразующий рабочие -частоты входных сигналов-

осциллотрафпческим индикатором, что позволяет оперативно про­ верять .соблюдение частотных 'сдвигов три манипуляции .и пра­ вильность настройки приемников.

В остальном схемы рис. 1.1 и 1.2 .по структуре и назначению отдельных элементов идентичны.

На .рис. 1.3 представлена схема линии кв магистральной связи между .пунктами А и В с ретрансляцией в пункте Б. Структура

(размещенные в радио аппаратной ЦТ) поступают непосредствен­

Схемы рис. 1.1 —1.3 являются упрощенными и развернуты лишь в такой мере, в какой это представляется необходимым для изло­ жения последующего материала, составляющего основное оодер-

8

жание книги. Подробные сведения как по структурным схемам указанных линий, так и по .существующим аппаратурным решениям •отдельных узлов 'Содержатся I B литературе [5—116].

1.2. ОПТИМАЛЬНОЕ КОЛИЧЕСТВО ПОЗИЦИЙ КОДА В СИСТЕМАХ ЧАСТОТНОЙ М А Н И П У Л Я Ц И И

В литературе (17—19 и др.] .приводятся аналитические выра­ жения, определяющие вероятность ошибочного приема сигналов по элементарным посылкам и кодовым комбинациям (буквам) три передаче телеграфных сообщений кодами, имеющими различное количество позиций. Пользуясь ими, можно получить выражение, -определяющее выигрыш у три переходе от двухлозициоино'го кода к коду, имеющему т позиций. Для одинарного приема сигналов, федингующих по рэлеевскому закону, при наличии флуктуацион- •яой помехи in малой вероятности ошибок это выражение приво­ дится к 1ВИДУ

где т — число позиций кода; Рс2 — мощность сигнала при переда­ че двухиознционным кодом; •Рйт—мощность сигнала при переда­ че- лг-позипионным кодом; рв —вероятность ошибок по буквам (по кодовым комбинациям).

При рассмотрении выражения '(1.1) создается впечатление, что увеличение числа позиций кода с энергетической точки зрения ••всегда целесообразно (функция у .монотонно возрастает с увели­ чением т) и лимитирующим фактором являются только трудности

.инженерной реализации, возрастающие с увеличением т. Однако ф-ла (1.1) учитывает только флуктуационные помехи. Если же учесть и действие сосредоточенных помех, что три .существующей

.загрузке частотных диапазонов, используемых для радиосвязи, является фактором отнюдь не второстепенным, то результаты ана­ лиза существенно изменятся.

Строгое решение вопроса о влиянии сосредоточенных помех на эффективность действия связи представляется весьма затруд­ нительным и требующим большого числа экспериментов. Кроме того, такое решение не может быть достаточно общим, так как оно должно базироваться на статистике помех, привязанной к опреде­ ленным условиям: месту, времени и рабочей частоте.

Вместе с тем для многих .практических (случаев может оказать­ ся полезной приближенная оценка, сделанная по некоторым усред­ ненным данным довольно несложных экспериментов. Методика такой оценки и приводится ниже.

9