OFDM - что говорят оппоненты. ч.1

Как знают многие потенциальные читатели, OFDM - далеко не единственный
вид связи, используемый на КВ. Законен вопрос - хорош он или плох в
сравнении с другими. Мне, разрабатывая и испытывая OFDM-модемы, приходилось
часто устно и печатно спорить на эту тему. Думаю, что краткое изложение
вопроса может оказаться интересным и сегодня. Всего вижу два направления -
энергетическое сопоставление и оптимальность к воздействию многолучевости.
Материалы по первому направлению прилагаю сейчас. Второе, думаю, тоже скоро
созреет.


OFDM - Что говорят оппоненты. Ч.1

Энергия и мощность сигнала

Одним из крупных недостатков модемов типа "МС" по мнению наших оппонентов
является неэффективное использование мощности радиопередатчика. Утверждалось,
что одноканальные модемы (за бугром их называют Serial,т.е.последовательные)
используют всю так называемую телеграфную мощность передатчика, а у многоканальных мол большой пикфактор сигнала, передатчик должен работать в телефонном режиме, а средняя излучаемая мощность из-за этого получается очень малой. Обычный вывод - долой частотную многоканальность.
Надо отметить, что что это мнение чрезвычайно живуче у специалистов всех рангов от инженера до профессуры. "Да, вроде Вы все правильно говорите, но посмотрите на ваттметр. На выходе 10-кВт передатчика всего 1 кВт. Куда это годится?". Примерно так приходилось слышать практически постоянно. Лично мне не раз приходилось с приемной стороны просить не перегружать радиопередатчик, чтобы не создавать сильные внеполосные излучения и не загонять в них ценную для нас мощность. А на передающей стороне в это время находился не какой- нибудь стажер, а можно сказать - эфирный волк с неискоренимой привычкой излучать так уж излучать, чтоб небу было жарко. При хорошем прохождении внеполосные легко обнаруживаются. Для этого достаточно подключить модем к неиспользуемой боковой полосе - прием будет продолжаться. Нелинейность зеркально отображает спектр сигнала в другую полосу.

Каково же наше мнение по этому вопросу.

1.На КВ телеграфный режим радиопередатчика при одноканальном излучении
может быть реализован только тогда, когда полоса занимаемых частот существенно выше скорости манипуляции. Примеры: ручное ключевание кодом Морзе или ЧТ, ДЧТ со скоростью до 200 Бод при разносах 1000 Гц. Скоростные одноканальные модемы для снижения внеполосного излучения должны скруглять фронты сигналов. Какой уж тут телеграфный режим. Да и мощность сигнала теряется. Например, при скруглении вида sin(x)/x теряется около половины мощности.
2.При воздействии помех других станций мощность не бывает лишней, но обычно помеха близка, а корреспондент далек. Никакой мощности не хватит. А при шумовой помехе все не так просто, как может показаться.
Если заглянуть в учебник, то вспомнится, что помехоустойчивость зависит от соотношения энергии сигнала и спектральной плотности мощности шума. Если
вместо энергии подставить произведение мощности сигнала на его длительность
(Pc*Tc), а вместо спектральной плотности - отношение мощности шума к полосе
пропускания приемника (Pш/Fпр), то убедимся, что отношение мощностей сигнала
и шума умножается на величину Tс*Fпр, называемую базой сигнала. У одноканальных модемов величина базы, естественно, близка к 1, а у модемов типа "МС" - к величине N, равной количеству частотных подканалов. Если бы всю номинальную мощность передатчика удалось поровну распределить между частотными подканалами, то никакого энергетического проигрыша из-за многоканальности вообще не было бы. Был бы, наоборот, выигрыш, если вспомнить,что одноканальный сигнал скруглен,а многоканальный - нет.
3.К сожалению, выполнить это заветное распределение номинальной мощности по частотным подканалам обычно не удается. И если это происходит, то виноват в этом не многочастотный модем, а передатчик. У многих (а может быть даже у очень многих) радиопередатчиков нормы на внеполосные излучения выполняются при строгом ограничении пиковой излучаемой мощности, а не средней, как хотелось бы многочастотному модему. Без принятия каких-либо мер энергия подканального сигнала окажется примерно в N/2 раз меньше энергии одноканального сигнала.
4.К счастью, меры, повышающие энергетическую эффективность многочастотного модема, могут быть приняты. К этим мерам относятся:
а)применение специальных передатчиков. Помню, что еще в 60-х годах
вопрос о необходимости разработки таких передатчиков поднимался. Как сейчас
обстоят дела - не знаю. Недавно видел в интернете материал о новых цифровых
многопрограммных вещательных и телевизионных передатчиках, где, как оказалось, тоже используется OFDM. Там допускают кратковременные перегрузки передатчика пиками многочастотного сигнала, а для снижения внеполосного излучения ставят антенный полосовой фильтр;
б)ограничение пиков многочастотного сигнала на выходе передающей части модема.Эта мера нами применялась всегда. Вызванные этим межканальные помехи не опасны,так как они порождаюся на передаче и при прохождении по радиоканалу замирают одновременно с замираниями полезного сигнала, а величина отношения
сигнал/(нелинейная помеха) при этом не меняется.
5.Ну и, наконец, а что говорит практика (как критерий истины)? В свое время мы не могли провести рафинированного сопоставления двух типов модемов по величине энергетического проигрыша при прочих равных условиях (скорость, вероятность ошибки и пр.). Более того, нам на всех наших испытаниях ни разу не удалось напрямую посоревноваться с одноканальными модемами, хотя, видит Бог, мы этого очень хотели. Результаты энергетического сравнения, выполненного другими, мне не попадались. Специально я их, правда, не разыскивал. Может где-то и есть. Может даже многоканальный и проигрывает. Но энергетика в КВ канале - далеко не единственный фактор, влияющий на эффективность.
Известны некоторые интегральные результаты сравнения помехоустойчивостей
одноканальных и многоканальных модемов при их совместной работе по реальным
КВ каналам. Если кратко, то в хороших условиях и при не очень высоких скоростях одноканальные работают лучше многоканальных, в плохих - наоборот.
Для уточнения приведу результаты, заимствованные из докторской диссертации
моего давнего знакомца Б.И.Николаева. Диссертация называлась "Теория и методы
последовательной передачи дискретных сообщений по непрерывным каналам с
памятью" и защищалась в 1992 г. В 1988 году у него вышла книжка с таким же названием.
В 1988 году на "непродутой" военной трассе одновременно испытывались два новейших лабораторных образца одноканальных модемов и многоканальный давно серийный модем АТ-3004Д. При скорости 1200 бит/сек помехоустойчивости были сопоставимыми, а при скорости 2400 бит/сек многоканальный оказался лучше.Более подробно об этом пойдет речь в следующей моей статье, где будет
обсуждаться другой наскок оппонентов, касающийся оптимальности модемов
в условиях многолучевости. getQuotation();






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.