Файл: Свириденко С.С. Основы синхронизации при приеме дискретных сигналов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.07.2024
Просмотров: 147
Скачиваний: 0
я сравнении полученной величины с пороговым напряжением
Uп |
^(0) |
|
|
Р(1) |
’ |
||
|
|||
где Еь Е2— энергии сигналов Sj(7) и s2(t) |
соответственно. |
При напряжении на входе uBx(t) =Si(t) + l ( t ) выходное напря
жение
X exp |
- J - |
j |
s2(t, X)Ut)dt dX. |
|
|
° |
Г (Ä.) |
|
|
Но интеграл q 0 J |
|
|
пде i =1; 2, іпредставляет тобой |
|
не зависящее от Л напряжение шума |
щ Шмп «а входе решающего |
|||
устройства приемника |
максимального |
правдоподобия. Величина |
||
— J Si(t, X)s,(t)dt, |
где |
l = j. 2 |
и j —I- 2, представляет со- |
бой соответствующее сечение нормированной функции неопреде ленности 4fiji(l) сигналов S i ( t ) и S j ( t ) , помноженной на величину
/z=2£/G„.
Обозначим
In/ш (А,) еЛчг‘| w d Х = гп h, ln$ w (К) eft (Wd X = elSh.
Заметим, что для ортогональных сигналов Чгі2=0, для противопо ложных Чгі2( 0 )= —1 . С учетом обозначений ыВых=«і Ш МП-----^ 2 Ш МП Т "
+іец/г—ei2к. В соответствие с (12, 100] ивых имеет нормальное рас пределение со средним значением uBUX—h(&n—&і2) = кг[[—XF)2(0)],
где е — ■ 8ll ~ El—-и дисперсией о2=2/г[1—ЧГі2(0)]. 1—^12 (0)
Вероятность ошибки, заключающейся в принятии решения, что на входе действует сигнал s^(t), в то время как в действитель ности имеет место сигнал Si(t), определяется по формуле
Р{*і |
s2) = Ф |
еД [1 -У 12(0)] \ |
Л ( _ |
р Л[ |
h [ 1 - У і 2(0)1 |
|
/2 Л (1 - ^ 12(0)) ) |
\ |
f |
, 2 |
|||
|
||||||
|
|
Аналогичную формулу можно получить и для вероятности оши бочного решения о наличии сигнала Ss(t), в то время как на вхо де действует сигнал s2(t). Так как функция неопределенности сиг-
95
нала имеет четный характер, полная вероятности ошибки (потен циальная помехоустойчивость) в случае различения двух сигналов
Р „ ^ ф ( - е / З Н р Ж ) .
Смысл величины е легко уяснить, сравнив это выражение с потен циальной помехоустойчивостью приемника тех же сигналов, но с постоянными параметрами [12, 100]:'
Таким образом, величина е2 характеризует уменьшение отношения мощности сигнала к мощности шума, при котором потенциальная помехоустойчивость приемника сигналов с постоянными парамет рами становится равной потенциальной помехоустойчивости при емника сигналов со случайными параметрами.
РАЗЛИЧЕНИЕ НЕСКОЛЬКИХ СИГНАЛОВ
Алгоритм работы приемника с усреднением функции правдо подобия при различении нескольких (т) сигналов на фоне адди тивного белого нормального шума заключается в вычислении k напряжений [100]:'
|
uk = |
ln Jw (X) ехр |
- j sk(X, |
t) «вх (0 dt dX, |
|
|
л - |
Т |
|
где k = \ , 2, |
..., m, и принятии решения, |
что на входе присутствует |
||
тот сигнал, |
для |
которого ик наибольшее. |
В соответствии с изложенным ранее, напряжение ик при дей ствии на входе сигнала sh(t) представляет собой нормальный слу
чайный процесс с дисперсией о2= Іг |
и средним значением |
|||
uk = |
uts = ln y w (Ä-)exp |
■^r |
f sk(t; X) sk(() dt |
dX. |
|
|
Uq «J |
|
|
|
А |
|
T (X) |
|
Остальные же |
напряжения Uj, |
где іф к , имеют нормальные рас- |
||
пределения-с той же дисперсией и средним значением |
1 |
|||
|
exp ~ |
J |
stV, X)sk(t)dt dX. |
|
|
|
T M |
|
|
Повторив рассуждения предыдущих разделов, получим вероятность ошибки в случае различения m сигналов:'
Р= Ф
где е= ец при ортогональных сигналах. Таким образом,
а) получены формулы, с помощью которых можно определить помехоустойчивость приемников с усреднением функции правдо
подобия без конкретизации их структуры. Например, при опреде лении помехоустойчивости квадратурного приемника не требуется перехода к рэлеевским распределениям {12];
б) во многих случаях для характеристики работы приемников сигналов со случайными параметрами достаточно вычислить от носительное уменьшение потерь е в отношении сигнал/шум.
ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ ПРИ СЛУЧАЙНЫХ ИЗМЕНЕНИЯХ
НЕСКОЛЬКИХ ПАРАМЕТРОВ СИГНАЛА
Так как в практике разработки дискретных систем связи 'необ ходима оценка их помехоустойчивости для различных сочетаний ,алгоритма работы приемника и случайно изменяющихся парамет ров сигналов, рассмотрим способ упрощенного расчета помехо устойчивости различных систем связи с .дискретными сигналами путем определения характеристик помехоустойчивости интересую щего нас типа приемника по результатам, полученным для прием ника другого типа. Кроме того, Описываемый ниже способ в рав ной степени позволяет оценить влияние на помехоустойчивость со вокупности случайных параметров сигнала по результатам расче та помехоустойчивости при случайном изменении каждого из па раметров сигнала в отдельности.
Допустим, что известны зависимости помехоустойчивости і(или вероятности пропуска сигнала) приемника максимального прав доподобия от отношения сигнал/шум при случайных изменениях параметров Я4 и Яг в отдельности. Для простоты рассмотрим влия ние только двух параметров, хотя все рассуждения можно рас пространить на п случайных параметров сигнала. Покажем, что, пользуясь этими известными характеристиками, можно оценить помехоустойчивость этого же приемника при случайных совмест ных изменениях параметров Яі и Я2-
Пусть Pnp(h, Х2, h) — зависимость вероятности пропуска сиг нала от отношения сигнал/шум h при данных мгновенных значе ниях параметров принимаемого сигнала Яі и Я2; Рщ>(№і, Wz, h) — зависимость средней вероятности пропуска сигнала от отношения сигнал/шум при известных функциях, плотности вероятности па раметров Яі и ЯгКак частный случай, следует, что ДщЛдуі= 6(0). w2t h] — это зависимость средней вероятности пропуска сигнала от отношения сигнал/шум при случайных изменениях только од
ного |
параметра |
Яг, которые |
характеризуются |
распределением |
||
w2(X2). |
|
|
|
Рпр[®і = б (0), |
w2, /і] получа |
|
В соответствии с [12] вероятность |
||||||
ется |
усреднением |
Рпр['Яі= 0, |
Я2, h] |
по известному распределе |
||
нию ш2(Я2): |
|
|
|
|
|
|
|
Рпр |
= б (0), w2, h] = |
I w2(Я2) Рпр (Я* = 0,Я2, A) d Я2, |
|||
|
|
|
|
л, |
|
|
где А,- — область изменения параметра Я,-, |
|
4— 267 |
97 |
Если на входе приемника действует сигнал и нормальный бе лый шум,
Р„р(^ = 0, Лі,Л) = Ф{ФІА^(Л,)]}, |
|
где ^ (Х2) — сечение нормированной |
функции неопределенности |
по параметру Хъ причем Y (Л,=Л*) = |
1 (X* — истинное значение па |
раметра), а конкретная зависимость cp(г) определяется видом при меняемой в системе связи манипуляции. Например, для частотной
манипуляции 9 (z) = |
, |
Для |
фазовой чр(г) = У Г и т. д. При |
||
отсутствии |
расстройки по |
параметру z = h . |
Все сказанное в рав |
||
ной степени |
справедливо |
и |
для |
случая |
расстройки Л* когда |
w2(Xz) = 6 (0 ). Если известны средние вероятности ошибки Р 0пім,і=
= 6 (0 ), |
Wz, ti] и PonJ[®i, |
аі2=6({)), А], |
средние вероятности пропуска |
|
сипнала |
РПр[>ь w2=t8(Q), |
h] и ArpNi = 8(0), Wz, h] всегда можно |
||
представить в виде |
|
|
|
|
|
Рлр [о»! = |
6 (0), w2 h] = |
Ф {ф [ба (Ша, Щ/і]}, |
|
|
Pup К , W2 = |
ö (0), h] = |
Ф (ф [в! (wv h) h]}, |
где z(w, h) — относительное уменьшение отношения сигнал/шум за счет случайной расстройки по параметру X, при .котором веро ятность пропуска сигнала при отсутствии расстроек численно рав-і на вероятности пропуска сипнала в том же приемнике при наличии
расстроек. |
|
|
|
и Х2 o>i,si(&i, Х2) = |
Тогда |
при |
независимых расстройках |
Хі |
|
= Wi(Xi)w2(X2) |
и |
|
|
|
Рпр(Щ w*> А )= I* jte)li2( \ , М Pup ( К |
^2, |
h)dX1dX2 = |
||
|
|
Лі л* |
|
|
= |
j" w (kj) j’w2 (X2) Ф {ф № і (hl) V (Xv |
h)]}d A,x d Xi, |
||
|
л, |
кг |
|
|
где Wi(Xi)h=v (Xi, h). Но интеграл по X2 можно записать в виде
0{(p[e2(w2, v)v(Xi, h)]}, так как v(Xi, h) не зависит от Хі. В этом случае
Рпр = f |
(X,) Ф (ф 1 ^ (X,) h е2 (а»*, h, |
(Л,))]} d V |
л, |
|
|
Расчеты показывают, что величина е(шь Л, |
практически |
|
не зависит от Хі. |
Обозначив hez(w2) = u(fo, h), получіим оконча |
|
тельно |
|
|
^пр = Ф {ф К К > Л)/і]} =
= Ф{ф[е1(ші, h е2, (w2, h)) е2 (w2, h)h]}.
Оказывается, средняя вероятность пропуска сигнала при гауссо вом шуме на входе приемника при наличии случайных расстроек по двум параметрам может быть найдена по вероятности пропуска
9 8
сигнала для того |
|
ж е |
приемника при |
отсутствии |
расстроек , |
если |
||||||||
отнош ение |
сигнал/ш ум |
|
в еі,2= і8і ( йУь h z z (w z , h ) e z ( w z , h ) |
раз |
мень |
|||||||||
ш е действую щ его |
фактическій. В еличину |
е м ож н о |
определить |
сл е |
||||||||||
дую щ им обр азом . |
|
П о |
.известным зависим остям |
средн ей |
вероятно |
|||||||||
сти |
ош ибки Pom(h, |
W i) |
|
оп ределяется вероятность |
пропуска сигна |
|||||||||
ла |
Рпр = 2Рош— Рлт |
и |
величина е для |
прием ника м аксим ального |
||||||||||
п равдоп одоби я, наприм ер, при AM : |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
Е К , А) = 4 - |
Ф“ * |
{ Ф_І [2 р сш (Шь а;) - |
Рлт (Л)]}, |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где ^ ‘(Х) — функция, |
обратная функции <р(Х). |
В случае частот |
||||||||||||
ной и ф азовой манипуляции |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
e(o>lf А) = 4Л ф_1 (Ф-1 [РошК, Л)]} . |
|
|
|
|||||||||
|
Аналогичны м |
обр азом нетрудно показать, что |
в озм ож н а |
оцен |
||||||||||
ка пом ехоустойчивости прием ника при совм естны х случайны х |
|
рас |
||||||||||||
стройках, |
если приемник обр абаты вает |
входн ое |
напряж ение |
по |
||||||||||
критерию м аксим ального п равдоп одоби я |
относительно парам етра |
|||||||||||||
/•1 и представляет собой прием ник с усредн ени ем |
функции п р авдо |
|||||||||||||
п одобия ((байесов приемник) |
относительно парам етра Яг- |
Отметим, |
||||||||||||
что |
квадратурны й |
приемник |
(или согласованны й |
фильтр |
с линей |
|||||||||
ным детектором оги баю щ ей ), работаю щ ий при |
случайны х и зм ен е |
|||||||||||||
ниях какого-либо |
п арам етра |
си гн ала |
(дополнительно к |
ф азе |
не |
сущ его к ол ебан и я ), относится к ук азан н ом у к лассу |
приемников. |
||||||||
При независим ом изм енении парам етров сигнала имеем |
|||||||||
|
|
|
|
|
ип |
|
|
|
|
|
|
Рщ Н> т , А) = 4 (Ях) Г-4 - X |
|
|
|||||
|
|
|
J |
J |
У 2л а |
|
|
|
|
|
|
|
А, |
—00 |
|
|
|
|
|
|
|
и — J w 3 (Я2) exp (fi ¥х (Яі) |
(Я2) d Я2Г |
|
|
||||
X ехр |
|
л,_____________________________ J |
|
Яі = |
|||||
|
|
2 as |
|
|
d u d |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
j w i (Яі) Ф{ф [e2 (V, |
Я2) ц]}с(Я1=Ф {ф [ei (оух, |
Л)е2 (w 2, |
А)А]}, |
||||||
л, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А налогичное |
вы раж ение |
м ож н о |
получить дл я |
вероятности п р оп у |
|||||
ска сигнала |
в |
приемнике, усредн яю щ ем |
функцию |
правдоподобия |
|||||
по п ар ам етр ам |
Яі и Я2. П ри независим ы х |
изм енениях |
парам етров |
Р,і р К и*, А) =
=ф[ф [in |щх(Ях) 5аі>(Я,)еЛѴ‘ (Х,,чг,(Х,)'егХ1«іЯ,1).
*■ L Л, |
A, |
if |
Так как h W i ( X i ) = v ,
Р а9 К , «*, А) = Ф {ф [ln J о* (Ях) е Е*(Л- ві) л (Х‘> d Яі]} „
4 * |
'0 9 |