Файл: Шумоподобные сигналы в системах передачи информации..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 170

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

потока информации в системе при заданной допустимой величине ошибки.

Все сказанное ранее относительно влияния ретранслятора и ха­ рактеристик помехи на выходе согласованного фильтра будет справед­ ливо и в случае ВИМ-КР, но число сигналов, одновременно действую­ щих на входе приемника, может быть меньше числа активных адресов Naa, так как длительность каждого сигнала меньше длительности так­ тового интервала т к л . В предположении, что ухудшение отношения EJNnz из-за уменьшения энергии сигнала при увеличении Ѳ полностью компенсируется уменьшением плотности мощности помех от сигналов других адресов, что справедливо при некоторых допущениях, отно­ шение EJNns, не зависит от Ѳ и полностью определяется характери­ стиками системы согласно выражению (9.3.9).

Рассмотрим каждую из составляющих суммарной ошибки в от­ дельности.

Флюктуационная ошибка зависит от отношения энергии сигнала к суммарной плотности мощности помех на входе приемника и дли­ тельности фронта свернутого импульса, и ее дисперсия определяется следующим выражением, полученным по методике, изложенной в [9.4]:

А / С И С Т Ѳ Тк/1 Es

Дисперсия сообщения вне зависимости от вида модуляции опре­

деляется выражением (9.3.4),

поэтому

 

 

D (А/ф)

6

NnS

(9.4.4)

D{I)

A / L e T ® 2 ^ !

 

Таким образом, при постоянной величине отношения EJNnx от­

носительная флюктуационная

ошибка

б ф обратно

пропорциональна

коэффициенту использования тактового интервала Ѳ.

Ошибки за счет появления ложных импульсов обусловлены тем,

что, если произошло пересечение порога помехой,

приемник измерит

интервал времени между тактовой точкой и моментом пересечения помехой уровня порога. Дисперсию ошибки за счет появления ложных импульсов можно найти следующим образом [9.4]. Считая, что после­ довательность моментов пересечения помехой уровня порога является пуассоновским случайным процесом (что справедливо, если длитель­ ность каждого выброса помехи много меньше интервалов между вы­ бросами), определяем вероятность ошибки в одном такте за счет лож­

ного выброса, полагая при этом, что вероятность возникновения

двух

или более ложных импульсов за время АТ

много меньше вероятности

возникновения одного ложного импульса Рл.

Вероятность Р л

зави­

сит от временного положения информационного

импульса

tt и,

сле­

довательно, от передаваемого значения /

и

от среднего

числа вы­

бросов Хп огибающей шума в единицу времени, превышающих порог П. Усреднив квадрат абсолютной ошибки от ложных импульсов при временном положении информационного импульса tt по всем воз-

12В Зак. 1302

357


можным значениям сдвига

начала выбросов помехи на уровне порога,

определим дисперсию абсолютной

ошибки

от ложных импульсов

в этом случае, а затем,

усреднив

ее по всем возможным tt

с учетом

их плотности вероятности,

получим

следующее выражение

для дис­

персии ошибки за счет появления ложных

импульсов:

 

D(MJ^~ln®tK,i

ILKC

(9.4.5)

 

О

 

 

 

Значение Хп зависит от типа фильтра, включенного до детектора, уровня порога и от отношения EJNnz. В предположении, что весь предшествующий детектору тракт имеет равномерную частотную характеристику с полосой А / С и с т , а уровень порога равен половине максимальной амплитуды сигнала на выходе согласованного фильтра, используя соотношения, приведенные в [9.4], получаем следующую зависимость б л от отношения энергии сигнала к суммарной плотности мощности помех:

 

о2 тѴт;л/систѲХкІ1е~V4"-

с9-4

откуда следует, что при заданном значении EJNnx

величина б л прямо

пропорциональна

коэффициенту использования

тактового

интервала

Ѳ. Уменьшить б л

можно стробированием путем уменьшения максималь­

ной девиации

импульса AT, а следовательно, и Ѳ.

 

Ошибки

могут возникнуть и в результате подавления

помехой

информационного импульса на выходе согласованного фильтра. Будем

считать, что при подавлении импульса

приемник

воспроизводит мак­

симальное

значение сообщения / м а к с -

Можно

найти зависимость

дисперсии

относительной ошибки от вероятности подавления импуль­

са. Опуская промежуточные выкладки [9.4], приведем лишь конечный результат:

 

 

бп

=

D (A/ n )/D (/)

= 4 Р П 0 Д .

(9.4.7)

ния

Вероятность

подавления Р п о д в свою очередь зависит от отноше­

EJNriz и от уровня

порога, выбор

которого влияет и на б2 .

 

Следует отметить, что при рассматриваемых значениях допусти­

мой

ошибки (б2

== Ю -

1

Ю - 5 ), если

влияние б л

существенно, то

ошибка от подавления много меньше двух других составляющих резуль­ тирующей ошибки (бф и бл ), и поэтому в дальнейшем при расчетах ею

можно

пренебречь.

Тогда результирующая

ошибка

 

 

 

6

N„y

1

Г~У~

e - V 4

" ^ (9.4.8)

о2

=

Л

А/сист Ѳ т к / 1 1 /

Полученное выражение связывает б2 с отношением EJNnz, ко­ торое, как уже отмечалось, зависит от интересующих нас характери­ стик системы (9.3.9). Существует оптимальное значение коэффициента использования тактового интервала Ѳ о п т , при котором результирую­ щая ошибка будет минимальна при прочих равных условиях. Так

358


как зависимость б от Fix является однозначной монотонно

возрастаю­

щей функцией, то значение Ѳ о п

т ,

минимизирующее ô2 , будет соответст­

вовать максимальной

суммарной

быстротечности

потока

информации

при заданной допустимой величине ошибки

ô и неизменных остальных

характеристиках

системы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дифференцируя

(9.4.8) по Ѳ,

 

приравнивая

производную к нулю

и решая

полученное

 

уравнение,

находим

Ѳ о п т

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д ' с и с т Т к / І

 

'

h *

 

 

 

 

 

 

 

Значения

Ѳ о п

т

для

различных

значений

б2

и т к л =

125 мкс приве­

дены в

табл.

9.4.1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

9.4.1

Ô2

 

 

ю-1

 

 

ю-2

 

 

ю-3

 

 

ю-*

 

ю-5

®опт

 

 

0,0025

 

 

0,006

 

 

0,0159

 

 

0,043

 

0,126

Для

 

оптимальных

значений

Ѳ о п

т ,

исходя

из

(9.4.9),

(9.4.8)

и (9.3.9),

получаем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ц2

 

3 у

3

 

 

 

 

 

 

 

N„

 

 

 

— 1

 

 

 

 

 

ехр

 

 

 

"(\q

 

А/сист

 

.

(9.4.10)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

огр £ßp

 

 

 

 

Решив

(9.4.10)

относительно

Fix, получим

искомую

зависимость

Fix

=

 

 

 

 

 

In

 

 

 

 

In

з Ѵъ

 

 

(9.4.11)

 

 

 

 

 

 

 

 

А/,сист

 

 

 

 

 

 

 

<q огр

 

 

 

 

 

 

 

Из (9.4.11) можно легко получить выражение

 

для числа активных

адресов

с интервалом

 

корреляции

сообщения т к л :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

•ô2

— i

 

 

 

 

 

 

 

 

огр Е

 

 

Д / Р . . . _ т,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^q

 

І

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nn

 

1

- Ѳ

ln

 

 

 

 

 

 

(9.4.12)

 

 

 

 

 

In2

p

 

 

 

2Бо

з Ѵз

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

огр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Переходя от абсолютных характеристик к

 

относительным с по­

мощью

соотношений

(9.2.6)

и

(9.2.7),

получаем

 

 

 

 

 

 

 

 

/ 2 :

 

 

 

 

 

 

 

 

п2

 

Nr,

 

(9.4.13)

 

 

 

 

 

 

6 І П

 

 

 

 

 

 

F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

''с огр СП

 

 

 

З у ^ З

12В*

359


Соотношения (9.4.11)—(9.4.13) позволяют построить семейства кри­

вых

Fix

(Ei/Nn),

Л?аа (Ej/Nn)

и fis

(En/Nn)

для различных

значений

ô2 .

Эти

кривые

для г|2 о г р =

л/4,

т к л =

125 мкс

приведены на

рис. 9.6.1 и 9.6.2. Обсуждение этих зависимостей

будет

проведено

в §

9.6.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.5.

Кодовое

разделение

 

при

частотной

моду­

 

 

 

ляции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Системы с кодовым разделением и частотной модуляцией (4M - KP) су­

щественно

отличаются

от

систем

с К И М - K P

и

ВИМ - КР - Сигнал

 

в системе

с Ч М - К Р является

непрерывным

процессом, причем

передаваемая

информация

заложена в закон изменения частоты, а информация

об адресе — в закон

фа­

зовой манипуляции непрерывного частотно-модулированного сигнала

периоди­

ческой

шумоподобной

последовательностью.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассмотрим работу передатчика и приемника

системы с Ч М - К Р ,

функцио­

нальные схемы которых

представлены на рис. 9.5.1, а эпюры сигналов в различ­

ных

точках

— на рис. 9.5.2.

Сообщение

/

(t),

имеющее

интервал

корреляции

т к / 1

поступает

в частотный

модулятор

(4M),

где осуществляется

модуляция

гармонического

сигнала

по частоте с индексом

модуляции

(х, в результате

чего

получается

4 M сигнал s 4 M

(t),

занимающий

полосу частот

А / ч м и имеющий

ин­

тервал

корреляции

частоты т к Ч М = ; 1 / Д / Ч М .

Эта

часть

передатчика

 

ничем

не

отличается

от

обычного передатчика

с

частотной

 

модуляцией.

 

Д л я

осу­

ществления асинхронного кодового разделения необходимо сообщить получен­

ному

сигналу

s 4 M

(t)

адресный

признак

и расширить

его

полосу

частот

до

полосы всей

системы

А / С и

с т . Это

можно

сделать

путем

манипуляции

сигнала

S 4 M (О п о

Ф а з е

периодическим

видеосигналом

sB ; (t)

периода

Т8,

формируемым

генератором

ШПС (Г S;). Д л я

сохранения

полезной

информации,

заложен­

ной в изменение частоты

сигнала

s 4 M

(t),

период

шумоподобной

последователь­

ности

не

должен

превышать

интервала

корреляции

частоты т к Ч М .

Полагаем

Ts =

т к Ч

М

Процесс

фазовой

манипуляции 4 M

сигнала

шумоподобной

после­

довательностью

осуществляется

в перемножителе,

причем

выходной

сигнал

занимает

всю полосу

частот

системы

А/С ист и

может

быть

представлен

в виде

S 4 M (0 sBi

(0-

Этот

сигнал

усиливается

в каскадах

усиления

мощности (УМ)

и поступает в антенну.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приемник

должен осуществлять

выделение

сигнала

данного

адреса

из

смеси сигналов всех адресов и шума, снимать фазовую манипуляцию, и получен­ ный таким образом 4 M сигнал должен демодулироваться для выделения полез­ ной информации. Приемник содержит перемножитель, на один вход которого поступают принятые сигналы и шум, прошедшие устройство предварительного усиления и селекции (ПУС) с полосой А / с и о т , а на второй — копия кодирующей шумоподобной последовательности sB ; (t) от генератора копии сигнала (ГК S{), синхронизированная с ней по задержке [синхронизация осуществляется с по­ мощью устройства синхронизации (С)]. На выходе перемножителя включен полосовой фильтр (ПФ) с полосой пропускания А / ч м . Рассмотрим обработку полезного сигнала (сигнал данного адреса) таким приемником. В результате

перемножения принятого сигнала

s 4 M

(t) sB ;

(t)

на копию сигнала sB ;

(t)

шумо-

подобная манипуляция

снимается

и восстановленный 4 M сигнал s 4 M

(t),

зани­

мающий полосу А / ч м , проходит через полосовой фильтр без значительного

ослаб­

ления . С выхода полосового

фильтра

сигнал s 4 M

(t) поступает на частотный ди­

скриминатор (ЧД), где выделяется

полезная

информации. Обработку

получаю­

щегося после перемножителя

сигнала s 4 M (t)

sBi

(t) sB ; (t) полосовым

фильтром,

настроенным на среднюю частоту принятого сигнала и имеющим полосу

пропу­

скания Д / ч м = '/ т кчм> м

о ж н о

описать интегралом на интервале времени, равном

360