Интернет, компьютеры, софт и прочий Hi-Tech

Подписаться через RSS2Email.ru

Помехоустойчивые методы приёма сигнала

Борьба с помехами в системах электросвязи — перманентная война, завершения которой не предвидится. Причём, война — преимущественно против плодов собственной бестолковости человечества. В нижеследующей статье речь пойдёт о последнем рубеже фронта — о приёмном устройстве. Не бойтесь, формулами и вычислениями нагружать не станем, этого добра и без нас хватает. О методах повышения помехоустойчивости приёма сигналов поговорим на обычном, человеческом языке.

Краткий обзор методов

Данный обзор, конечно, не претендует на полноту, исчерпывающую информативность и чрезмерную содержательность. Его цель — просто показать, как говорится, широту и размах инженерно-технической мысли, развившейся в результате борьбы и тем самым отчасти подтвердившей диалектический базис прогресса.

Метод накопления. Полезный сигнал периодичен (а как же иначе, ведь он модулирован). В отличие от него, случайная помеха выскакивает когда ей вздумается (потому и называется случайной). Значит, можно научить приёмник запоминать периодичность ровно настолько, насколько необходимо для отличения упорядоченного от бессистемного. С целью отфильтровать последнее.

Первичная селекция. То есть, отделение полезного от ненужного на входе, при поступлении. Например, в колебательном контуре, образованном катушкой индуктивности и ёмкостью переменного конденсатора (в старинных радиоприёмниках).

Допустим, изначально задумано так, что фронт (нарастание) амплитуды передаваемого сигнала не превышает определённого порогового значения. Тогда всё, что превышает, подлежит безапелляционному отсеиванию. Такой вариант метода именуется амплитудной селекцией. В схемотехнические решения встраиваются ограничители — чего бы вы думали? — да, амплитуды.

Вторичная селекция — это когда, не мудрствуя лукаво, режется всё то, что не вписывается в параметры применяемой модуляции. Это уже забота декодера (детектора, преобразовывающего сигнал в годную для употребления форму).

Сюда же отнесём селекцию по времени — невосприимчивость к помехам, чья продолжительность не вписывается в представления декодера о правильных параметрах длительности импульсов. Сие особенно актуально для дискретных сигналов (в цифровой связи).

Спектральная фильтрация. Применяется, в основном, для борьбы против «белого шума» — хаотичного излучения в широком спектре частот, отличающегося постоянством уровня. (Шипение в динамиках усилителя звука, «снежный буран» на экране аналогового телевизора.)

Недостаток: полезный сигнал тоже начинает фильтроваться, если его уровень снижается до интенсивности фонового хаоса.

Обратная связь. Используется в компьютерных сетях. Помехи испортили фрагмент (пакет) данных? Он тут же запрашивается заново. Соответственно, траффик увеличивается тем сильнее, чем хуже условия приёма.

Метод избыточности заключается в том, что цифровой сигнал обильно фаршируется служебными данными, предназначенными либо для коррекции получаемого результата «на лету» (посредством интерполяции), либо для повторного запроса повреждённых пакетов.

Метод компенсации. В тяжёлых случаях может применяться хитрая система с двумя приёмниками, один из которых (компенсаторный) принимает только помехи и отправляет их спектр на фильтр другого (основного), помогая распознавать и отбрасывать лишнее.

Фазовая компенсация — это когда генерируется «двойник» помехи. Такой же шум, но с противоположной фазой. Благодаря смешиванию противофазного и настоящего происходит их взаимное уничтожение, аннигиляция электромагнитного мусора.

Частотная модуляция

Таковая заслуживает отдельного внимания. Прежде всего потому, что обеспечивает наибольшую помехоустойчивость беспроводной связи. Но и с ней не всё безоблачно.

Во-первых, приёмное устройство обрабатывает сигнал таким образом, что он распадается на гармоники — зеркальные каналы. В них отражается тот же самый звук или изображение, что и на основной частоте, но гораздо слабее. Если подавление зеркальных каналов реализовано не слишком эффективно (или не реализовано вообще, как в дешёвых FM-приёмниках), то эфир превращается в кашу.

Методы устранения:

  1. непосредственная фильтрация гармоник, требующая усложнения схемы устройства;
  2. уже знакомый метод создания противофазного «двойника», уничтожающего помеху.

Во-вторых, частотная модуляция используется не только в теле- и радиовещании, но и в сотовой связи (GSM). Там нужно подавлять ещё и интерференцию — результаты смешивания сигналов от разных базовых станций. Ведь каждая из сот окружена шестью другими.

Методы противодействия обусловлены цифровой природой сотовых технологий:

  1. каждый телефон, подключившийся к базовой станции, получает уникальный код («ортогональную формирующую последовательность»), поэтому нет влияния аппаратов друг на друга;
  2. в смежных сотах используются разные коды, выдающиеся аппарату в момент переключения на иную базовую станцию.

А ещё методы борьбы против помех заложены в особенностях модуляции:

  1. минимальный сдвиг по частоте («гауссовская частотная модуляция»;
  2. меньше проблем с зеркальными каналами как следствие предыдущего пункта;
  3. дуплексное разнесение частот каналов приёма и передачи аж на 45 МГц.

Никогда не устанавливайте у себя в загородном доме усилитель сигнала GSM самостоятельно, если не являетесь специалистом в этой области. Неправильные настройки способны создать очень много помех и для вас, и для соседей. Вплоть до полного отсутствия мобильной связи во всей округе.

Заключение

Итак, помехоустойчивые методы приёма сигналов сводятся, в основном, к следующим категориям:

  1. тем или иным способом фильтрующие всё лишнее (в идеале — попросту не замечающие чего-либо постороннего);
  2. способные восстанавливать утерянное благодаря избыточности передаваемой информации;
  3. разумные инженерно-технические решения вроде применяемых в GSM.

Ну и, конечно, не устанем повторять простую истину: лучший метод обеспечения чистоты приёма — не творить помехи собственными руками.

Автор: vanilinkin, специально для xBB.uz, 06.01.2013


Предыдущие публикации:

Биржа долевых инвестиций SIMEX.

Последнее редактирование: 2013-01-06 00:34:37

Метки материала: сигнал, методы, связь, радиоэлектроника, информационно-коммуникационные технологии, электротехника и электроника, электросвязь, коммуникационные технологии, передача данных, помехи, радиотехника и электроника, электронные технологии, помехоустойчивость

Оставьте, пожалуйста, свой комментарий к публикации

Представиться как     Антибот:
   

Просьба не постить мусор. Если вы хотите потестить xBB, воспользуйтесь кнопкой предварительного просмотра на панели инструментов xBBEditor-а.


© 2007-2017, Дмитрий Скоробогатов.
Разрешается воспроизводить, распространять и/или изменять материалы сайта
в соответствии с условиями GNU Free Documentation License,
версии 1.2 или любой более поздней версии, опубликованной FSF,
если только иное не указано в самих материалах.