Сравнение различных приемников ОФМ-сигналов

Сигнал, использованный в приведенных ниже экспериментах, имеет следующие параметры: ширина полосы W= 1/100 нс ==10 МГц; коэффициент расширения спектра TW = 127,скорость передачи 1/ Т =78,7 кбит/с. Кроме того, поскольку на каждом профиле многолучевости брался 71 отсчет с интервалом 100 нс, то W D = 70. Таким образом, D/ Т =0,55, и, следовательно, межсимвольной интерференцией можно пренебречь.

При обработке принятого ОФМ-сигнала использовалось семь различных процедур принятия решения, соответствующих семи типам приемника.

1) Первый луч (ПЛ). Здесь использовался классический механизм, при котором фиксируется первое пересечение порога напряжением |y{t) |, и решение о принятом символе (0 или 1) принимается в соответствии со знаком у(().

2) Луч наибольшей интенсивности (ЛНИ). Здесь на интервале передачи каждого бита определялся наибольший пик сигнала 1#(/)1, и решение принималось в зависимости от его полярности. И снова для некоторого упрощения было принято, что наибольший пик обусловлен наличием сигнала. Момент появления наибольшего пика фиксировался как момент прихода луча наибольшей интенсивности a_k.

3) Последетекторный интегратор (ПДИ). Для этого случая механизм принятия решения указан на рис. 3.16. Однако интегрирование осуществлялось не в полном интервале запаздываний лучей, а в интервале D, который только на 4 мкс превышает величину ЛВЗ.

4) Адаптивный последетекторный интегратор (АПДИ). Здесь ПДИ был сделан адаптивным благодаря тому, что интегрирование выполнялось только на интервале между первым и последним пересечениями порога сигналом | у(t) |. Пороговый уровень и метод определения моментов первого и последнего пересечений идентичны использованным при определении первого луча (ПЛ).

5) Взвешенный последетекторный интегратор (ВПДИ). Установив тот факт, что последний луч в профиле многолучевости является, как правило, более слабым и менее частым, чем предыдущие лучи, прямоугольную импульсную характеристику h_p(t), определяемую выражением (3.29 a), заменили экспоненциальной весовой функцией h_p(t) =exp[-(D- t)/ t ], 0£ t £ T, где постоянная времени t была принята равной 1,5 мкс.

6)

Рис. 3.20. Зависимости вероятности ошибки на 1 бит от величины ОСШ для различных приемников в условиях многолучевого распространения радиоволн в районе с плотной многоэтажной застройкой [xxx]/

Цифровой приемник «Рейк» (Ц-Рейк). Структура этого приемника показана на рис. 3.18. Положения ключей в этой схеме определялись в соответствии с предположением, что в качестве лучей зондирующий приемник будет идентифицировать лишь те из них, интенсивность которых достаточна для превышения сигналом |y{t)| порога, установленного в информационном приемнике. Пороговый уровень и метод определения лучей, превышающих этот уровень, идентичны использованным при определении первого луча (ПЛ).

7) Приемник «Рейк» - описан выше, рис. 3.13.

Расчетные кривые вероятности ошибки для перечисленных типов приемников представлены на рис. 3.20.

Сравнение кривых для ВПДИ и ПДИ показывает, что 4-мкс интегратор с прямоугольной весовой функцией обеспечивает лучшие результаты, чем 1,5-мкс интегратор с экспоненциальной весовой функцией по крайней мере при многолучевом распространении сигнала в районе с плотной высокоэтажной застройкой. Однако нет причин полагать, что этот вывод будет справедливым для других городских районов и других постоянных времени, результат для которых может оказаться обратным.

«ЛНИ-приемник», т. е. приемник, который «захватывает» наибольший пик в y(t), работает значительно лучше «ПЛ-приемника», который «захватывает» первый из имеющихся пиков. (Это известный для разнесенного приема эффект выбора «наибольшего» сигнала.)

Выигрыш в отношении сигнал/шум при последовательном переходе от ПДИ к более сложным приемникам (АПДИ, цифровой и основной вариант приемника «Рейк») каждый раз составляет примерно 1 дБ при условии, что во всех этих приемниках определяются точные оценки параметров лучей. Столь умеренное улучшение характеристик у каждой последующей системы подтверждает наш вывод об их субоптимальности

Переход от ПДИ (случай неизвестных запаздываний) к цифровому приемнику «Рейк» (случай известных запаздываний) дает выигрыш, равный 2 дБ, что, по-видимому, говорит о том, что в случае неизвестных запаздываний ПДИ весьма близок к оптимальному приемнику.

Переход от цифрового варианта приемника «Рейк» (случай неизвестных интенсивностей и известных запаздываний) к основной схеме приемника «Рейк» (случай известных интенсивностей и запаздываний) дает выигрыш всего лишь в 1 дБ, откуда можно заключить, что цифровой приемник «Рейк» близок к оптимальному в случае, когда зондирующий приемник дает лишь оценки запаздываний лучей, а приемник «Рейк» — в случае, когда зондирующий приемник дает оценки интенсивностей и запаздываний лучей.

Вследствие того что в ВПДИ, ПДИ, АПДИ и в цифровом и основном вариантах приемника «Рейк» используется энергия большого числа почти независимых лучей, эти приемники обладают значительным преимуществом перед приемником, в котором используется энергия только одного подверженного замираниям луча. При малых отношениях сигнал/шум их характеристики даже несколько превосходят характеристики приемника, использующего энергию одного незамирающего луча. При больших отношениях сигнал/шум их преимущество теряется, однако и в этом случае их характеристики всего лишь на несколько децибел уступают характеристикам однолучевого приемника при отсутствии замираний.

Если помимо характеристик необходимо также учитывать сложность аппаратуры, то при невысоких скоростях передачи данных наиболее приемлемым будет, по-видимому, ПДИ-приемник, значительно более простая реализация которого по сравнению с цифровым и основным вариантами приемника «Рейк» «покупается» за счет проигрыша в отношении сигнал/шум, равного соответственно 2 и 3 дБ. АПДИ, реализация которого также относительно проста, превосходит ПДИ менее чем на I дБ, а это, безусловно, недостаточная плата за введение дополнительного порога, АРУ и запоминающих элементов.