Подавление замираний с помощью пространственно-разнесенного приема

Если антенн поставить несколько и разнести их в пространстве, то замирание сигнала происходит не одновременно, если принятые сигналы комбинировать, то можно компенсировать замирания, к тому же можно повысить С/Ш. С/Ш будет максимальным, если каждый сигнал с антенны взвешивать с к-том передачи в данном канале связи. Т.к. С/Ш определить сложно, то используют субоптимальные системы. Самая простая – схема автовыбора:

Эта схема не обеспечивает увеличения С/Ш, в отличие от оптимальной схемы. Значительно лучше схема линейного сложения:

Как видно сигнал с первой антенны с помощью ФАПЧ фазируется с сигналом второй антенны, а за тем сигналы складываются. Чем больше антенн, тем качественней система подавления замираний, тем выше С/Ш, но и тем сложнее система. Обычно антенн до 16 шт. Существуют еще частотное и поляризационное разнесение.

 

48.Адаптивная компенсация помех.

 

Если амплитудно-фазовое соотношение по помеховому компоненту на выходах различных антенн различаются от аналогичных соотношений по сигнальному компоненту, то складывая с определенными весами выходные сигналы антенн можно обеспечить подавление помехового компонента.

Рассмотрим простейшую ситуацию когда одна из антенн направлена точно на источник помехи, а другая на источник сигнала, однако по боковым лепесткам принимает помеху.   

n₀(jω)= n_ип(jω)k₀(jω)

n₁(jω)= n_ип(jω)k₁(jω)

n₀(jω)-y(jω)=0

y(jω)=k_ф(jω)·n₁(jω)

Характеристики k₀(jω) и k₁(jω) описывают частотные характеристики трактов распространения помехи от источника помехи до А₀ и от источника помехи до А₁. Определим частотную характеристику адаптивного фильтра при которой на выходе вычитающего устройства происходит полное взаимное компенсация помех.

n_ип(jω)k₀(jω)-n_ип(jω) k₁(jω) k_ф(jω)=0

k_ф(jω)=

Эта система может подавлять любую помеху.(внеполосные и внутренние помехи)

Из полученного положения следует, что компенсация происходит независимо от формы помехи. Т.к. заранее характеристики k₀ и k₁ неизвестны и меняются во времени, то фильтр компенсатора помех должен быть адаптивным, и при его разработке решается задача выбора работы фильтра. Если фильтрацию обеспечивать по критерию минимума дисперсии выхода сигнала, то при этом обеспечивается наиболее глубокое подавление помехи.

Обозначим вых. Сигнал через Σ Σ= S + -y

Дисперсия(усреднение по времени) D _Σ = ²= ²+ ²+ = ²+

=0 за счет некоррелированности процессов S-сигнала и n-помехи;

Из этого следует, что минимум D _Σ достигается лишь при обеспечении min 2-ого слагаемого, что означает максимальную взаимную компенсацию процессов n₀ и y.

Рассмотрим простейшую реализацию адаптивного фильтра, когда он представляет собой звено с переменным коэффициентом передачи. Определим оптимальное значение коэффициента передачи, который обеспечивает минимум дисперсии сигнала на выходе.

Σ= S + -ωn ω - коэффициент передачи фильтра;

D _Σ = ²= ²+ ²

=0 =ω_опт ²  ω_опт= = * *

= ρ

Оптимальные значения коэффициента передачи фильтра определяется степенью коррелированности процесса n₀ n_1, а также отношением их среднеквадратических значений. Определим степень подавления помехи при использовании данного адаптивного фильтра.

D _Σ = (S+ -ω_опт )²= - ²-2ω_опт +ω_опт² = + ²-2 + =

= + ²- = + ²(1- )

D _Σ = + ²(1-g)

Если процессы  и  жестко коррелированны, то ρ=0, при этом обеспечивается полное подавление помехи. Если же эти процессы некоррелированы, то подавление помехи отсутствует.

 

 

49. Компенсатор узкополосных синфазных помех.

Совокупность  П₂ и ФНЧ образует коррелятор, который вычисляет величину взаимной корреляции между процессами Σ и n₁. Σ – это выход компенсатора, а n₁ выход антенны на помеху. После инвертировании полярности сигнала выход сигнала коррелятора поступает на усилитель постоянного тока с усилением μ. Выход усилителя с точностью соответствует весовому коэффициенту W, на который умножается сигнал дополнительной антенны n₁. В  происходит компенсация помехи с выхода сигнала антенны n₀ сигналом y. Покажем, что коэффициент ω’ соответствует ω_опт, при котором обеспечивается наибольшая компенсация помех.

ω’= μ; Σ=n₀+S+y=n₀+S+n₁ω’; ω’= μ= -μ( + + ω’)

=0 т.к. сигнал и помеха не коррелируемые

ω’=-μ()-μ ω’) ω’= =- ω_опт (при μn₁²>>1)

Доказано, что данная схема обеспечивает максимально возможное подавление помехи.