РАЗДЕЛ 2
МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ
РЕГЕНЕРАЦИИ ЦИФРОВЫХ ЛИНЕЙНЫХ СИГНАЛОВ
2.1. Пути повышения помехоустойчивости методов регенерации ЦЛС
Вероятность ошибки и адекватное ей значение зависимости сигнала от помехи на
входе решающего устройства (РУ) рассчитывается на модели, отображающей
электрические свойства линии передачи, характеристики сигналов и помех, а также
параметры узлов регенератора.
Для расчета защищенности (в децибелах) используют параметры глаз-диаграммы по
следующей расчетной формуле [49, ..., 53]:
, (2.1)
где L – раскрыв глаз-диаграммы;
D – дисперсия (мощность) помехи на входе РУ.
При этом раскрыв глаз-диаграммы (РГД) удобно определять методами описания формы
импульса во временной области на входе РУ с учетом известных статистических
характеристик кода в линии. Мощность помехи, как правило, рассчитывается в
частотной области. Применение частотной модели полностью себя оправдывает в тех
случаях, когда помеха на входе РУ достаточно корректно описывается случайным
процессом с нормальным законом распределения вероятности амплитуд [34, ...,
54]. Это описание справедливо для тепловых (собственных) помех, токов отражений
на неоднородностях волнового сопротивления кабельной пары, а также при
переходных влияниях соседних цепей, число которых более семи [18, 30]. В случае
меньшего количества влияющих цепей, переходные помехи могут быть
аппроксимированы усеченным нормальным законом распределения [15]. При анализе
влияний на дальний или ближний конец между двумя или несколькими цепями
малопарных кабелей – более приемлемой оказывается временная модель переходных
влияний [17, 30].
Рассмотрим модель регенерационного участка в частотной области при
декодировании символов интегральным методом. На структурной схеме
регенерационного участка (рис. 2.1) приведены различные виды помех и основные
узлы регенератора, определяющие отношение сигнал/помеха.
Рис. 2.1. Основные узлы линейного тракта и регенератора, виды помех,
определяющих защищенность полезного сигнала
где: ФВС – формирователь выходного сигнала, групповой спектр которого S(f);
Q – коэффициент отражения на стыке кабельной цепи с выходом
регенератора;
qj, k, m – локальные коэффициенты отражения за счет неоднородности АЛ; Кк(f) –
амплитудно-частотная характеристика кабельной цепи;
ПВБК – переходное влияние на ближний конец (DПВБК);
ПВДК – переходное влияние на дальний конец (DПВДК);
ПП – попутные потоки (DПП);
ТШ – тепловой шум (составляющей собственной помехи) (DТШ);
ПВВН – переходное влияние от встречных направлений передачи (DПВВН);
H(f) – амплитудно-частотная характеристика регулируемого корректирующего
усилителя (РКУ);
L(t), D – раскрыв глаз-диаграммы и мощность помех соответственно на выходе РКУ;
Kф(f) – модуль комплексного коэффициента передачи фильтра-интегратора И;
Lи(t), Dи – раскрыв глаз-диаграммы и мощность помех соответственно на выходе
фильтра-интегратора И.
В зависимости от конкретной реализации цифрового линейного тракта (ЦЛТ) в нем
преобладает тот или иной вид помех. Так, при использовании коаксиального
кабеля, следует учитывать только тепловые (собственные) шумы, а также помехи
от попутных потоков. При реализации ЦЛТ на многопарном симметричном кабеле и
2-х кабельном методе организации связи, учитываются переходные помехи на
дальний конец и переходные помехи на ближний конец с учетом полного отражения
на выходе регенератора цепи подверженной влиянию. При одно-кабельном методе –
переходные влияния от встречных направлений передачи только на ближний конец.
Кроме того, обязательно должны учитываться границы применимости модели в
частотной области.
В общем случае мощность (дисперсия) помех D равна сумме мощностей всех
составляющих переходных влияний (рис. 2.1).
D = DПВБК + DПВДК + DПП + DТШ + DПВВН. (2.2)
Стационарность в широком смысле и нулевое среднее значение случайного
процесса, дисперсия которого D описывается (2.2), позволяет для расчета
вероятности ошибки использовать табличный интеграл [55], однозначно
связывающий величину защищенности Yn и вероятность ошибки. В границах модели в
частотной области стационарность случайного процесса на входе РУ, определяется
стационарностью ее составляющих. В самом деле, переходные помехи и тепловой шум
– стационарны, т.к. дисперсия их не зависит от времени, а нулевое среднее –
одинаковой априорной вероятностью «1» и «0», сбалансированных троичных и
квазитроичных кодов, нулевым математическим ожиданием теплового шума и
линейностью 4-х полюсников, через которые передается суммарная помеха. В этой
ситуации описание процессов и 4-х полюсников может осуществляться без учета
фазовых соотношений. Это положение отражено рис. 2.1 и на его основании будут
выполнены дальнейшие исследования.
Для исследования помехоустойчивости регенерации (параметр Lи(t)) с применением
интегрального метода, следует, как отмечалось в разделе 1, учитывать
спектральные характеристики мешающих токов в выражении (2.2), а также влияние
межсимвольных помех, путем анализа РГД на выходе интегратора.
Наиболее просто анализируются спектральные характеристики тепловых
(собственных) мешающих токов. На входе РКУ тепловой шум имеет равномерный
энергетический спектр с односторонней интенсивностью [56].
N = 4kТ° , (2.3)
где k = 1,37 Ч 10-23 Дж/град – постоянная Больцмана;
Т° – абсолютная температура кабеля по Кельвину.
Коэффициент шума усилителя Fш, определяемый как отношение мощностей помехи
теплового шума на входе и выходе усилителя, считается частотно-независимым.
Поэтому на выходе РКУ получим:
- Київ+380960830922