Файл: Шумоподобные сигналы в системах передачи информации..pdf

Приведенные выше результаты относятся к случаю, когда меша­ ющий ШПС имеет близкие, но не точно совпадающие с сигналом закон формирования и несущую частоту. Очевидно, что может быть случай, когда мешающий ШПС точно повторяет полезный сигнал и по закону формирования, и по несущей частоте. Если заранее закон формирова­ ния ШПС неизвестен, то при создании такой помехи требуются затра­ ты времени (для выявления закона формирования ШПС). Время, не­ обходимое для этой операции, может быть значительным, поскольку, применяя сложные устройства формирования, можно получать ШПС, используя манипуляцию по частоте, комбинируя манипуляцию по частоте и по фазе, используя сигналы, состоящие из сложных элемен­ тов, также сформированных по псевдослучайному коду, и т. д. За время выявления закона формирования ШПС в системе может быть закончен поиск, и прием полезного сигнала будет осуществляться со стробированием. При этом создание помехи, точно копирующей исполь­ зуемый сигнал, не обязательно вызовет нарушение работы системы передачи информации.

Поскольку ШПС обладают квазиортогональностью при сдвиге по задержке или свойствами «сжатия» и высокой разрешающей способ­ ностью, то наличие помехи, повторяющей сигнал, будет мешать прие­ му только при условии, что мощность помехи примерно в Ба /10 раз больше мощности полезного сигнала или мощность помехи соизмерима

и по частоте Л/УВ8 . Поскольку точки приема, передачи и источника помехи случайно разнесены в пространстве, работают независимо

имогут находиться в движении, то вероятность такой ситуации мала,

итем меньше, чем больше база Б 8 .

Поскольку ФАК многих видов сигналов имеет меньшие выбросы, чем ДФАК или ДФВК, то возможно, что более выгодно не точно пов­ торять сигнал, а использовать смещение по частоте, и другой (или изменяющийся) закон формирования.

10.3.4. Узкополосная помеха (ширина спектра помехи

значительно меньше ширины спектра сигнала)

Во многих случаях помеха не аналогична используемому сигналу и может иметь вид колебания, спектр которого сосредоточен в узкой

Рассмотрение действия таких помех представляет интерес, поскольку выше было показано, что помеха, «перекрывающая» весь спектр сигнала, малоэффективна, и создание «узкополосной» помехи иногда

390

технически более просто. Частным случаем такой помехи является гармоническое колебание с частотой, находящейся в пределах спек­ тра сигнала, в том числе близкой к несущей (средней) частоте ШПС.

Если узкополосная помеха имеет по определенным законам моду­ лированные амплитуду и фазу, в простейшем случае постоянное значение амплитуды и начальной фазы, то отклик на ее действие будет характеризоваться ДФВК между сигналом и узкополосной помехой. Обычно ДФВК содержит последовательность боковых выбросов, ве­

Следовательно, результаты, полученные в п. 10.3.3, могут быть распространены и на узкополосную помеху.

Таким образом, наличие узкополосной помехи с постоянной амплитудой при слабых флюктуационных помехах может не оказывать влияния на достоверность, пока ее мощность не превысит определен­ ного уровня относительно мощности сигнала. При наличии, кроме узкополосной, также и флюктуационных помех можно в первом при­ ближении считать, что действует флюктуационная помеха с суммарной мощностью. Если узкополосная помеха является флюктуационной, то ее действие будет таким же, как широкополосной помехи соответст­

ным единице). При этом максимум отклика на сигнал имеет величину,

Отношение максимума амплитуды сигнала к среднеквадратичному значению помехи на выходе фильтра равно

(10.3.13)

Это отношение определяет достоверность распознавания. Как и во всех предыдущих случаях, увеличение базы увеличивает помехо­ устойчивость.

Положение узкополосной помехи в пределах спектра сигнала может несколько изменять результаты, причем влияние узкополосной помехи будет ослабевать по мере ее расположения ближе к краям спектра. Физический смысл малого влияния узкополосных помех состоит в том, что в фильтре, согласованном с ШПС, происходит ее случайное дробление или декорреляция.

391

Таким образом, не прибегая к каким-либо дополнительным мето­ дам ослабления действия помех, используя только согласованные с сиг­ налом линейные фильтры с детектором или квадратурные корреляторы, можно в Б 8 раз по мощности или в \^BS раз по напряжению ослабить действие любых, непрерывно действующих помех, независимо от их спектра.

Однако можно показать, что в системах с ШПС имеются возмож­ ности дополнительного уменьшения действия узкополосных помех (если ослабление в Б3 раз недостаточно) за счет использования филь­ тров, оптимальных для помехи с неравномерным спектром. Реализа­ ция таких фильтров вызывает значительные трудности, связанные с не­ обходимостью непрерывного анализа помех для выявления участка частот, на котором они действуют. После выявления спектра помехи необходимо выполнить не менее сложную операцию перестройки фильтра. В этой связи большой интерес представляет предложенная В. Н. Власовым и др. [10.7] квазиоптимальная схема, обеспечиваю­ щая значительное повышение помехоустойчивости системы, исполь­ зующей ШПС, при действии узкополосных помех. Эта схема исполь­ зует многоканальный согласованный фильтр (см. гл. 6) и состоит из

^вет = Bs (или Y Bs П Р И ЧМн сигналах) узкополосных ветвей с фа­ зовращателями, обеспечивающими получение необходимой фазо-ча- стотной характеристики согласованного фильтра; отклики ветвей суммируются. Основной особенностью схемы является наличие огра­ ничителя в каждой ее ветви, за счет чего при действии флюктуационной помехи отношение сигнал/помеха ухудшается примерно в 1,5 раза, как это показано в гл. 7. Следовательно, при приеме сигналов на фоне флюктуационных помех в схеме имеет место увеличение вероятности ошибок, эквивалентное небольшому уменьшению энергии сигнала (в 1,5 раза).

Основной смысл схемы проявляется при действии мощной узко­ полосной помехи. При этом в тех каналах, где действует мощная по­

помех на выходе других ветвей, где действуют только флюктуационные помехи, поскольку во всех ветвях имеются одинаковые ограничители. Следовательно, при появлении мощной узкополосной помехи уровень помех на выходе схемы в первом приближении не изменяется. Но помеха действует на прохождение сигнала, отклик на него уменьшает­

в которых действует узкополосная помеха. При этом эквивалентная

392

схемы при действии любой по мощности узкополосной помехи изме­ няется мало по сравнению со случаем отсутствия помех. Это позво­ ляет получить большой дополнительный выигрыш в помехоустойчи­ вости, тем больший, чем уже спектр помехи и больше ее мощность. Подробно анализ этой схемы дан в работе [10.7].

10.3.5. Импульсная помеха

Импульсная помеха может явиться следствием работы на том же участке частот широко используемых импульсных систем. Наиболь­ ший интерес представляет случай, когда импульс помехи имеет про­ должительность, не меньшую чем TJBS, так как при более коротких импульсах спектр помехи не полностью будет находиться в полосе частот сигнала. Импульс длительностью TJBS имеет спектр шириной 2A/S . Следовательно, спектр такой помехи перекрывает весь спектр сигнала и отличается от спектра помех, рассмотренных выше, только фазами его составляющих.

Рассмотрим, например, отклик фильтра в виде многоотводной идеальной линии задержки с детектором. Он будет определяться оги­ бающей ФВК ШПС и импульса, и вместо импульса длительностью Тіт на выходе фильтра будет отклик, длительность которого соответст­ вует 2TS, а величина равна San.

Тогда отношение амплитуды сигнала и помехи на выходе фильтра равно

Из (10.3.15) следует, что импульсная помеха ослабляется пропорцио­ нально не Bs, a БІ. Однако это не говорит о меньшем действии импульс­ ных помех на системы с ШПС, как это отмечено в некоторых работах. Действительно, в рассмотренном случае мощность импульса е^ѵп со­ средоточена в небольшом интервале времени Т т и средняя мощность составляет всего

т. е. средней мощностью. При этом, переходя к генерированию им­

стемы с ШПС позволяют при использовании согласованных фильтров и корреляторов, оптимальных для приема этих сигналов на фоне флюктуационных помех с равномерным спектром, получить значительное, в Bs или Bf раз, ослабление действия^импульсных помех, аналогич-