Файл: Шумоподобные сигналы в системах передачи информации..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 164

Скачиваний: 0

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

мых значениях ô предпочтение следует отдавать различным видам модуляции. Так, при высоком качестве передачи 2 ^ 10~3) наибо­ лее целесообразно использовать время-импульсную или многопози­ ционную кодово-импульсную модуляцию (недостатком последней яв­

ляется

 

требование

большого

ансамбля

сигналов),

 

а

при

низком

( ô 2 ^ 1 0 - 2

) — ч а с т о т н у ю

модуляцию.

При

б2

=

Ю - 3 ~

Ю - 2

ВИМ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Naa

макс

и

4 M

 

дают

 

примерно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

одинаковые

результаты.

 

10'

 

 

 

 

 

 

 

 

у/

125

 

Системы

с

двоичной

КИМ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

 

во

всем

 

рассмотренном

 

 

 

 

 

 

У>

 

 

 

 

75

 

диапазоне

 

 

допустимых

 

 

 

 

КИМ-р

 

 

 

 

 

значений

 

ошибки

облада­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J

 

 

 

50

 

ют

наименьшей

эффектив­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ностью.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Асинхронная

 

работа

 

 

 

 

 

 

 

 

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/

 

 

 

большого

 

числа

адресов в

 

 

 

 

 

 

 

1

.

 

25

 

 

 

 

 

?

 

 

 

 

MAC

с

кодовым

разделе­

 

 

 

 

 

/

 

 

 

 

 

 

нием

сопровождается

по­

 

 

 

 

 

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ /КИМ-2

 

 

 

 

 

 

терями

в

суммарной

быст­

10

•ю-

 

чи

/

f

 

 

 

 

 

12,5

ротечности

потока

инфор­

/ / у

А

 

 

 

 

 

10

 

мации. Оценим

эти

потери

 

 

 

Y

 

 

 

 

 

 

 

 

по сравнению с быстротеч­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7,5

 

ностью потока

информации

 

 

Г

/

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

Fio = 1/тк/о в одноадрес­

 

ю-

10'

 

 

W6

 

 

 

 

 

 

ной

одноканальной

систе­

 

 

 

 

Рис. 9.6.3.

 

 

 

 

 

 

ме,

использующей

тот же

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тракт. Для

 

характеристики

этих потерь введем коэффициент использования тракта

многоадрес­

ной

системой, который

определим

следующим

образом:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

= FIxIFlo.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(9.6.2)

 

В

качестве

одноадресной

системы

будем

рассматривать

систему

с 4 M .

В этом

случае,

используя

известные

соотношения

для

4 M ,

можно

рассчитать

значения

 

т к Ю

и

Fio

при

заданных А / С и с т ,

ЕіШп

и о2. При расчете следует учесть, что в одноадресной системе мощность

передатчика

ретранслятора

используется более

полно

(примерно

на 1 дБ), чем в многоадресной

[1.111. Значения а

для различных видов

модуляции при о2 = Ю - 3 , рассчитанные в соответствии

с

(9.6.2),

приведены

в

табл.

9.6.1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

9.6.1

Вид

модуляции

К И М - р ,

КИМ-2

ВИМ

 

4 M

 

а,

%

15,3

3,6

 

7,5

 

6,1

В таблице приведены значения а для одного значения о2

и ЕіШп

= 40 дБ,

но так как величина а

пропорциональна

Fis, то соотноше-

366


ния между а для различных видов модуляции при KP будут такими же, как и соотношения между соответствующими значениями Fis. Поэтому здесь лишь отметим, что многоадресные системы с KP ис­ пользуют тракт далеко не полностью (в рассмотренном случае лишь на 4—15%).

Для теории и практики большое значение имеет не только выяв­ ление свойств и особенностей MAC с ретранслятором, использующих ШПС, при кодовом разделении, но и их сравнение с другими методами разделения адресов в многоадресных системах, в частности с частот­ ным разделением (4P). Сравнивать кодовое разделение с временным нецелесообразно, так как последнее требует синхронизации всей си­ стемы и поэтому относится к другому классу систем.

Свойства и характеристики асинхронных MAC с частотным разде­ лением рассмотрены в работах [1.11, 9.10]. Воспользуемся имеющи­ мися результатами, приведя их к виду, удобному для сравнения с ко­ довым разделением. Так как KP было подробно рассмотрено для си­ стем с ретранслятором, то и при 4P остановимся лишь на системах, использующих ретранслятор. Наличие ограничителя в тракте ретранс­ лятора (см. §9.1) в случае 4P приводит к появлению перекрестных помех, неполному использованию мощности передатчика ретранслятора и изменению мощности, приходящейся на один адрес [9.6, 9.7, 1.11].

По данным работы [1.11] можно найти зависимость между теми

же характеристиками

системы

с

ЧМ-ЧР, что и в случае систем с KP:

зависимости Fis (Ej/Nn)

и Na&

(Ei/Nn)

при

заданных значениях о2 ,

А/сист и т к ' і - Эта

зависимости,

рассчитанные для нескольких

значе­

ний о 2 при А / с и с т =

10МГц, тк

=

125

мкс,

приведены на рис.

9.6.1.

Из сравнения этих кривых с аналогичными кривыми для KP видно,

что при низком и среднем качестве передачи

система с ЧМ-ЧР обес­

печивает большую

величину Fis

(или

Naa),

чем самая эффективная

система с кодовым разделением, при прочих равных условиях. Эф­

фективность

системы с КИМ-2-ЧР будет незначительно

выше, чем

при ЧМ-ЧР

[1.11]. При высоком качестве

передачи (б2

= 10~5) ко­

довое разделение становится сравнимым с

4P и даже

превосходит

его (см. рис. 9.6.1) по величине Fis (или УѴаа) при прочих равных усло­ виях.

Однако проведенное сравнение кодового и частотного разделений является неполным, так как не учитывает различного поведения этих систем при изменении количества действующих в них абонентов. В си­ стемах с 4P максимальное число активных абонентов ограничено, поэтому будем рассматривать случай, когда общее количество або­ нентов равно максимальному количеству активных, так как маневри­ рование по частоте сопровождается значительными организацион­ ными и техническими трудностями. При неполной активности абонен­ тов такая асинхронная система с 4P использует тракт частично.

Асинхронные MAC с кодовым разделением обладают важным до­ стоинством, заключающимся в том, что увеличение или уменьшение реального числа активных адресов не нарушает функционирования системы, а лишь приводит к соответствующему изменению качества передачи в равной мере для всех абонентов, что обусловливает такие

367


положительные качества, как «эластичность» и саморегулирование [1.16] без какого-либо дополнительного усложнения аппаратуры. Гра­

фики, представленные

на рис. 9.6.3,

позволяют

оценить

изменение

качества в MAC для каждого

вида

модуляции

при изменении числа

активных абонентов. Так, например, при уменьшении

Naa

в системе

с ВИМ-КР с 27 до 21, т. е. примерно на 22%, дисперсия

относительной

ошибки уменьшается с Ю - 3 до І0~4 , т. е. на порядок.

 

 

В реальных условиях число активных

адресов І Ѵ а а р

является

случайным процессом, и вероятностные характеристики

Л / а а р зависят

от общего количества

адресов в системе jVa 0

и характера их работы.

 

 

 

 

 

/1

/

 

i

/ I 1

1

I

 

 

 

 

 

/

 

I

Ml

I

 

 

 

 

 

 

II

 

\

 

 

0,1

 

 

 

 

 

 

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/

 

 

 

 

 

cut 1

ZI

з/ и

г

 

//

 

 

 

 

0,01

10\is

20ІЗОІ 50 100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

III

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,001

 

 

 

 

 

 

 

III"

 

 

0,01

 

0,1

 

1

 

 

 

10

 

 

ß

 

 

 

Рис. 9.6.4.

 

 

 

 

 

 

Поэтому качество передачи информации случайно изменяется в за­ висимости от «загрузки» системы. Величина Naa определяется техни­ ческими параметрами системы и оговоренным качеством. Если нель­

зя допускать с любой сколь

угодно малой вероятностью, чтобы Naav

превышало УѴаа, то очевидно, что Л/ а 0 должно быть равно Naa.

Одна­

ко можно показать, что при низкой активности абонентов Nao

может

быть много больше, чем іѴа а при малой вероятности того, что

Nаар^Л/аа.

Для исследования возможностей увеличения Nao

по сравнению

с Naa полезно рассматривать

многоадресную систему

связи с KP как

систему массового обслуживания, в которой поток заявок описывает­

ся распределением Пуассона с параметром К, равным

среднему

числу

заявок от всех абонентов Nao

в единицу времени, длительность

обслу­

живания следует показательному закону распределения с плотностью \іе~^ в каждом канале обслуживания, где — среднее число тре­ бований, обслуженных в единицу времени, а число каналов обслужи­ вания с заданным качеством равно числу активных адресов УѴаа, ко-

368


торое может быть получено из рис. 9.6.1 или 9.6.3 по заданной вели­ чине о2. Отношение р = Я/ц. называют интенсивностью нагрузки си­ стемы.

Пользуясь результатами теории массового обслуживания, мож­ но, зная Naa и задавшись вероятностью P (Naap ^ Л^а а ), найти р , а затем, учитывая среднюю «активность» каждого абонента, выражае­

мую через Ят/ц,, где Хх — поток заявок,

поступающих от одного

або­

нента, определить іѴа о

= рц/К-,. Графики, связывающие p, P (Naap

^

^ /Ѵа а ) и

Naa,

приведены

на

рис.

9.6.4

[9.8].

Например,

при

Р (Л^аар ^

Л^а а )

==0,1

И N а а

=

15 ИЗ

рИС. 9.6.4

ПОЛуЧИМ

р =

10.

При средней «активности» абонентов А,х/ц, =

0,05

получим N а о

=

200.

Интенсивность

нагрузки системы

с KP

может

автоматически

учиты­

вать не только число заявок и длительность их обслуживания, но и

статистическую активность абонентов, обусловленную

наличием пауз

в речи, временем, когда абонент при дуплексной

работе слушает

собеседника, и т. п.

 

Итак, общее число абонентов ІѴа о в системе с KP благодаря ее эластичности, асинхронной работе и свободному доступу зависит от характера работы абонентов, оцениваемого интенсивностью нагрузки, и может значительно превышать N а а (в приведенном примере — при­ мерно в 13 раз). Следовательно, в некоторых условиях кодовое разде­ ление может оказаться значительно более эффективным, чем частот­ ное. В случае использования MAC с кодовым разделением в условиях действия заградительных, узкополосных или импульсных помех кодо­ вое разделение с ШПС обладает значительными преимуществами перед другими методами разделения.


Г л а в а

д е с я т а я

ПРЕИМУЩЕСТВА И ОГРАНИЧЕНИЯ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ С ШУМОПОДОБНЫМИ СИГНАЛАМИ

10.1. Систематизация преимуществ и ограничений

Возможности и перспективы использования ШПС в радиотехни­ ческих системах рассмотрены в литературе [1.7—1.10, 1.13, 1.14, 1.17]. Использование ШПС в системах передачи информации дает ряд важ­ ных преимуществ, а именно:

1)возможность приема сигналов с высокой достоверностью при мощности помех в полосе частот сигнала, много большей, чем мощность сигнала. Отсюда следует возможность функционирования системы связи в условиях, когда в некоторой области на поверхности земли или в пространстве затруднено выявление факта ее работы приемными устройствами, не располагающими сведениями о законе формирова­ ния сигнала;

2)значительное повышение помехоустойчивости против ряда пред­ намеренных помех, а также импульсных и узкополосных;

3)повышение разрешающей способности сигналов и, как след­

ствие этого, возможность значительного улучшения работы системы в условиях многолучевого распространения радиоволн. Это вытекает из того, что ШПС обладают свойствами «сжатия»;

4) возможность

передачи дополнительной

информации по «за­

груженному» каналу;

 

 

5) возможность

построения асинхронных

многоадресных

систем

с ретрансляторами и с разделением адресов

по «форме» или

коду

(см. гл. 9);

 

 

 

6)возможность построения асинхронных MAC без ретрансля­ торов с использованием некоторых специальных разновидностей ШПС;

7)возможность создания систем передачи информации, в которых затруднено пеленгование и сопровождение источников излучения ШПС.

Многие из указанных здесь преимуществ вытекают из основных свойств ШПС и рассматривались выше. Однако считаем полезным подробнее, с получением количественных результатов рассмотреть те вопросы, которые были рассмотрены1 качественно, а также те, ко­ торые не были затронуты ранее.

При использовании ШПС имеется ряд ограничений и возникают значительные технические трудности, основными из которых являются следующие:

370