Файл: Шумоподобные сигналы в системах передачи информации..pdf

Количество «шагов», при которых может наблюдаться ложное обна­ ружение при наличии сигнала, в среднем составляет 0,5ІѴ/Б8 . Эта ошибка может быть устранена повторной проверкой, которую можно

Время поиска в первом приближении можно оценивать средним

обнаружения в каждой «дискретной ячейке» при функционировании схемы как обнаружителя одного сигнала.

жимом работы системы поиска при отсутствии сигнала и были приве­ дены выше.

и (5.2.5), если рассматривать соответствующий решаемой задаче сигнал со случайной фазой. Таким образом, среднее время поиска зависит от

вана, но время поиска может быть значительным и определяться в ос­

виях среднее время поиска и, особенно, максимальное могут значи­ тельно увеличиваться дополнительно. Например, если за время поиска наблюдается значительное изменение задержки и частоты, то при этом траектория поиска может пройти в стороне от значений рассогласова­ ний по частоте и задержке и поиск потребуется повторять несколько раз. При ограниченном времени поиска вероятность его успешного завершения может быть существенно меньше единицы.

Также дополнительно увеличивается время поиска, если он осу­ ществляется при случайной последовательности ps сигналов, но схема рассчитана на прием, например, одного из них.

Существенный интерес представляет исследование влияния боко­ вых выбросов функции неопределенности на последовательный поиск. При «пошаговом» поиске в моменты принятия решений значения от­ кликов на сигнал соответствуют случайно ориентированной совокупно­ сти точек на рельефе функции неопределенности, отделенных друг от друга на величину «шагов» по задержке и частоте. При плавном «дви­ жении» за счет изменения временного и (или) частотного положения копии сигнала либо фильтров происходит деформация величины вы-

168

бросов. По изложенным причинам нет надобности детально исследо­ вать рельеф функции неопределенности. Больший интерес представ­ ляет усредненная оценка боковых выбросов, которая приведена в гл. 3. Более детально проявляется рельеф функции неопределен­ ности при поиске с использованием согласованных фильтров с шаго­ вым движением по частоте. При действии сигнала на согласованный фильтр отклик воспроизводит все сечение функции неопределенности при том смещении по частоте, которое имеет место в этом цикле. Од­ нако это смещение случайно, поэтому в случае поиска с исполь­ зованием согласованных фильтров основной интерес также представ­ ляет усредненная оценка боковых выбросов.

Очевидно, что наличие больших отдельных выбросов может при­ водить к регулярной ошибке поиска. Кроме того, реально присутст­ вуют также шумы. При этом точное решение задачи усложняется, так как для вычисления вероятности ошибки необходимо найти функцию распределения для смеси шума и отдельных боковых выбросов. В пер­ вом приближении можно упрощенно оценивать результирующую поме­ ху как нормальный шум с суммарной мощностью. Для сигналов с боль­ шой базой боковые выбросы ФАК имеют относительно небольшую ве­ личину и основное влияние на поиск оказывают помехи.

В связи с тем, что последовательный поиск требует больших за­ трат времени, существенный интерес представляет изучение раз­ личных методов ускорения поиска, например: использование априор­ ных сведений о распределении отклонений по частоте и задержке при выборе траектории поиска; применение поиска по случайной програм­ ме, однако теория и опыт показывают, что это не дает существенного выигрыша и значительно усложняет аппаратуру.

Некоторые возможности появляются при уменьшении времени приема в каждой «ячейке». Поскольку для систем передачи информации

определяется в основном членом 0,5iVf Bs Ts . Для его уменьшения можно сократить время приема — Т н а к •< Ts, подавая на корреляторы копию сигнала, содержащую только часть последовательности. При этом

т. е. практически безошибочно, и система поиска становится двухэтапной. Однако очевидно, что при значительном уменьшении Т н а к по­ тери времени, вызванные ошибками, возрастают, и общие затраты вре­ мени начинают увеличиваться. При оптимальном режиме удается со­ кратить время поиска примерно в 10 раз.

Не будем подробно рассматривать эти методы, так как значительно большие возможности дают двухэтапные схемы и процедуры, приведен­ ные ниже, в которых на промежуточном этапе используются согласо­ ванные фильтры.

169

5.5. Двухэтапный поиск шумоподобного сигнала по задержке

5.5.1. Процедура поиска

и функциональная схема системы

Среди различных методов поиска [5.1] одним из наиболее перспек­ тивных является многоэтапный, который является частным случаем поиска с анализом промежуточных результатов. В этом случае про­ цесс поиска разбивается на несколько этапов, причем результаты, полу­ ченные на каком-то этапе, используются при проведении последующих. В этом параграфе будет рассматриваться только двухэтапный поиск. Как правило, при наличии даже двух этапов в значительной степени проявляются преимущества многоэтапного поиска, а усложнение аппаратуры при этом сравнительно невелико.

Рассмотрим один из методов двухэтапного поиска ШПС по задерж­ ке. При поиске можно использовать то обстоятельство, что отношение энергии сигнала к плотности мощности шума в системах связи обычно бывает значительным из-за требований к вероятности ошибки в режиме передачи информации. Высокое отношение Es/Nn позволяет копить при поиске не весь сигнал, а лишь некоторую выделенную его часть (сег­ мент с (t)). Фильтр, согласованный с сегментом, построить значительно проще, чем согласованный со всем сигналом. Поскольку энергия сегмен­ та меньше Es, то, если выносить решение об окончании поиска после приема одного сегмента, будут велики вероятности пропуска сигнала и ложного окончания поиска. Если не заканчивать поиск по результа­ там приема одного сегмента, а повторять его, то результаты улучшают­ ся, но затраты времени увеличиваются.

Значительно эффективнее введение «проверки» тех случаев, когда напряжение на выходе согласованного с сегментом фильтра превысило порог, т. е. производить поиск в два этапа. Как и в предыдущих пара­ графах, будем считать, что временное положение сигнала имеет дискрет­ ные значения с интервалами между ними, или «шагами», равными Tg = TJbs. На первом этапе с помощью согласованного с сегментом фильтра проверяется наличие сегмента при каждом из дискретных значений задержки, что производится при помощи накопления смеси согласованным с сегментом фильтром в течение времени ЬТд, где Ъ — база сегмента. Как только в результате заполнения фильтра сегментом сигнала величина накопленного напряжения превысит некоторый вы­ бранный порог, принимается решение о том, что действует сигнал с за­ держкой, определяемой положением сегмента относительно начала сигнала и его длительностью, и на втором этапе производится обследо­ вание этой «подозрительной» задержки, во время которого осуществ­ ляется прием всего сигнала.

Если в результате накопления всего (следующего) сигнала поро­ говый уровень (в общем случае — другой, чем на первом этапе), будет превышен, то выносится окончательное решение о наличии сигнала с данной временной задержкой, и поиск заканчивается. Поскольку

на первом этапе уже будет принято предварительное решение о вре-

170

меннбм положении сигнала, на втором этапе можно использовать не согласованный фильтр, а более простое корреляционное устройство. Если на втором этапе, достоверность которого значительно выше, ока­ зывается, что решение на первом этапе из-за действия помех было при­ нято ошибочно (было ложное обнаружение), то поиск с использованием фильтра, согласованного с частью сигнала (сегментом), возобновляет­ ся. Но при этом имеет место потеря времени (на проверку затрачивает­ ся время Ts). В процессе поиска на первом этапе может быть и другая ошибка — пропуск сигнала. При этом также происходит потеря вре­ мени, так как соответствующий сегмент сигнала вновь «заполнит» фильтр только через время Ts.

нал и помеха поступают на фильтр, согласованный с сегментом сигна­ ла (СФС), и детектор Д. При превышении сигналом уровня П х первого порогового устройства (ПУХ ) включаются цепи проверки (второй этап), для чего включается генератор копии сигнала (псевдослучайной после­ довательности) (ГПСП), открывается логическим устройством (ЛУ) ключ К 2 и закрывается КіСигнал и помеха поступают на корреляцион­ ное устройство (Кор), куда поступает также копия сигнала с задерж­ кой, заданной согласованным фильтром. После накопления сигнала результат в пороговом устройстве П У 2 сравнивается с порогом П 2 , и выносится решение либо о возобновлении режима поиска, для чего ло­ гическое устройство возвращает систему в исходное состояние, либо об окончании поиска. Это решение в виде нормированного вторичного сигнала запускает генератор копии сигнала системы слежения за задержкой, которая устраняет оставшуюся ошибку задержки копии

сигнала представляет собой регистр сдвига с логическими обратными связями (см. гл. 4), который может быть просто реализован.

171