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: 134

Скачиваний: 0

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

А(ЛА‘0)) = -J fr c (3 lA t0))log w{X’^ --dXdXw .

(6.17)

Величина Hx (e), полученная для некоторого конкретного соответ­ ствия между X и Х(0), является частным случаем эпсилон-энтропии.

Количество информации I (X, ХЩ, характеризующее неопреде­ ленность в значениях синхропараметра X(t) на входе приемника, можно найти соглаено (6.14):

l(X, Xw ) =

ГГп»(Я., X(0>)log w ^' X{D)>> d%dXm .

(6.18)

 

J J

w (X) w ( X^)

 

Так как

 

 

 

w(X,

X{0)) =

w ( X i0))w(X/X{0)),

 

а условная плотность вероятности w(X/X(0)) зависит от функцио­ нальной связи между X и Ѵ°>, определяемой характером работы системы синхронизации, то и неопределенность 1(Х, А,<0)) оказыва­ ется зависящей от специфики устройств управления.

При безграничном увеличении точности воспроизведения X(t), т. е. когда ш(^(°))->-6(А(01), совместное распределение w (X, 1(0))-^-

-yw(X) и поэтому, /г(А/У0))->0.

Всоответствии с (6.15) неопределенность параметра в этом случае становится равной дифференциальной энтропии непрерыв­

ного случайного процесса, которая равна бесконечности при мере точности его воспроизведения, равной нулю. Этот же результат можно получить непосредственно из выражения (6.18), которое об­ ращается в бесконечность при ДО'(Я<°))-н5(Д0)).

Система синхронизации воспроизводит входные значения син­ хропараметра X(t) с некоторой погрешностью e(t), статистические характеристики которой определяются 'Спецификой системы синхро­ низации. Допустим, что

X(t) = Xw (t) + e(t)

 

 

(6.19)

и ' распределение плотности вероятности

w E (&)

известно.

Услов­

ную дифференциальную энтропию (6.17)

можно переписать с уче­

том того, чго

 

 

 

w(X, X{0)) = w ( X w )w(X!Xi0)),

 

(6.20)

т. е.

 

 

 

h(X/Xw ) = — JJay(2с, Xw )\ogw(X/Xi0)) dX dX i0).

(6.21)

Для определения энтропии выражение

(6.21)

более удобно, чем

(6.17), так как

 

 

 

w(X/X{0)) = wE( X - X m ).

 

(6.22)

Последнее означает, что условное распределение w(XjX(°>) можно получить, заменив аргумент в распределении w E (е) согласно

(6.19).

130


Выражения (6.16), (6.21), (6.22) при известных

распределе­

ниях w(X) и w e (X) позволяют вычислить эпсилон-энтропию син­

хропараметра или ту неопределенность, которую должна устра-.

нить система синхронизации.

 

 

 

 

Злеилон-энтропия п сияхропараметров

 

 

 

/2 = Ѵ [ а д _ / г ( Ѵ ^ 0))],

.

 

(6.23)

і=1

 

 

 

 

где h(X) и /г(АД(0)) определяются

из выражений (6.16)

и і(6.17)

для соответствующих параметров Х{. Неопределенность h

устра­

няется системой синхронизации в результате поиска и отслежива­

ния синхропараметров в процессе их изменения.

 

 

 

Суммарная неопределенность

при независимых

параметрах

также определяется выражением

 

 

 

 

 

/ 2= Ѵ

>

( logХ

m,

Я f. 1 ° > )

М М 0)-

( 6 - 2 3 a )

 

Ң

 

 

w<h)w(kW)

 

 

Таким образом, рассмотренные вопросы могут служить основой

синтеза систем синхронизации

с частично заданной

структурой

(рис.

6.3) при использовании конкретного вида сигналов и помех.

В

заключение

приведем

примеры

расчета

эпсилон-энтропии

синхропараметра сигнала.

параметра p.(t)

Рассмотрим

аддитивное взаимодействие шума

с параметром

XW(t)

на выходе передатчика, т.

е. когда X(t) =

= XW(t)

~

что

является следствием малого

шума в канале

связи. Считаем, что X(t) и p(t) — независимые случайные про­ цессы.

1. Параметр й№(t) и шум \x(t) нормальные случайные про­ цессы

При известном распределении параметра

w ( й,(п)) =

—j  ---- exp

U (n)- U

2 '

Ѵ

Ѵ2

2

о?

J*

где Х=Ко, и шума1

 

 

 

 

ю(И-) = -т = ---- ехР

2

 

 

 

V

2 ау.

 

 

распределение параметра сигнала X на входе приемника равно свертке распределений ш(й,(п)) и w ( p ) :

w (X) - ----------- exp

fr —ЯоГ- 1

(6.24)

VYnox

 

 

где а2і = 02Я,(п),+ а 2ц .

Допустим, что распределение плотности вероятности погрешно­ сти e(t) нормально с дисперсией іо2е и нулевым средним. Если в качестве следящего устройства системы синхронизации использу­

131


ется замкнутая система ФАПЧ, то при больших отношениях сигнал/шум распределение отслеживаемого параметра приближен­ но можно считать нормальным. В этом случае

т (Ѵ кт ) ^ —Л — exp Г—

(6.25)

Ѵ

Ѵ 2 я а Е F L

2 °е

Условную энтропию согласно выражению (6.21) получим в виде

h(X/Xl0)) = log (ое Ѵ2п~е).

(6.26)

Эта энтропия характеризует остаточную неопрѳделенность, вызван­ ную ошибками в синхронизации. Энтропия выходного параметра

X(t) согласно і(6.16) и (6.24)

h (А) = log (сті ] / 2ле).

(6.27)

Окончательно на основании (6.23), (6.26) и (6.27) для одного син­ хропараметра получаем

е) = log СГі

2. Параметры Х^>(4) и р(У) — случайные процессы с равномер­ ным распределением.

Пусть АДО и р — независимые процессы с равномерным распре­ делением в одном и том же интервале значений [а, Ь]. Одномерное распределение суммы А=А(п>+р равномерно распределенных слу­ чайных процессов имеет вид треугольника [170]:

 

 

 

0 ,

 

А <

 

 

 

 

 

 

 

А — 2 а

2а <

А <

а +

b

 

 

 

w (А) = j ( ь -

а у-

(6.28)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

— А

а +

Ь <

А <

 

 

 

 

(Ь— ау

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 ,

 

А >

 

 

 

 

Вычислив (6.16) для (6.28), получим h (А) =

log

ф — а) У Т

Тогда

условная

энтропия

/і(А/А<0)) = log (cre

V 2яе).

Таким обра­

зом, для равномерно распределенных

случайных процессов А<П>(Т)

•и р(г)

 

в одном и том же интервале -значений asg^p,

Х )^ Ь неоп­

ределенность по одному параметру согласно

(6.23)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ті

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<Т„

 

где сті

_ а)_

— дисперсия распределения і(6.28)..

 

24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.

Цифровые

методы в космической связи. Под

ред. С. Г о л ом ба .

М...

2.

«Связь», 1969. 27,1 с.

ред. А. В. Б а ' л а к р н ш -

Статистическая теория связи и ее применение. Под

3.

н а н а. М., «Мир», (1967. 250 с.

«Советское радио»,

1970.

В и т е р б и

Д. Принципы когерентной связи. М.,

 

392 с.

 

 

 

4. З а е з д и ый

А.

М„ О к у н е в

Ю.

Б., Р а х о в и ч

Л. A4. Фазоразностная

5.

модуляция. A4., «Связь», 4967, 304 с.

 

сообщений. М.,

«Советское ра­

Ф ин к Л. М. Теория передачи

дискретных

6.

дио», 1970. 728 с.

 

цифровую

радиотелеметрию. A4., «Энергия»,.

A4 а н о в ц е в А. П. Введение в

7.

1967. 343

с.

Э. Ш., Л о с е в

Ю. И. Передача информации в

автоматизиро­

Г о и X ы а и

 

ванных системах управления. М., «Связь»,

4971. 1160

с.

 

8.

С в и р я д е и к о

С. С., Д м и т р и е в В. П. Синхронизация

в системах пе­

 

редачи дискретной информации. — «Радиотехника», 1965, №

5, с. 32—39.

9.

Л е в и т

А. Б.

Введение в

общую

теорию

телевидения. A4.,

«Советское ра­

10.

дио», 1967. 305 с.

 

 

 

 

проблемы. A4., «Совет­

Г у т к и н

Л. С. Современная радиоэлектроника и ее

11.

ское радио»,

1968. 405 с.

и обучение в автоматических системах. М., «Нау­

Ц ы п к ин Я. 3. Адаптация

12.

ка», 1968. 400 с.

 

 

радиотехника. М., «Советское радио», 4966.

Т и х о н о в В. И. Статистическая

678 с.

13.Д о б р у ши и Р. Л. Теоремы .Шеннона для канала с ошибками в синхро­

 

низации.— «Проблемы

передачи

информации», 11967. т. 3, № 4,

с.

18—-36.

 

14.

V а і d а

I.

The synchronization problem

of

information theory.

«Kyberne-

 

tica», ciclo 4r, а, 19Ѳ6,

p. 344.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15.

G o l o m b

S. W et al. Synchronization. —

«Trans. IEEE», C S -ll,

 

1963,

4,.

 

p.

481-^491.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16. H a n c o c k

Y. E., W i n t z P. A. Signal

detection theory. Mc-Graw

Hill,

N

Y.

17.

П и р о г о в

А. А. Исследование

и

развитие синхронных

систем

связи. Док­

18.

торская диссертация. М., 4961. МЭИС.

 

 

digital

systems

Communica­

B a r k e r

R. Н. Group

synchronization of binary

19.

tion theory Academic press. London, 4953, ;p. 2І73—-287.

 

«Кибернетиче­

Г и л б е р т

Е. Н. Синхронизация

двоичных сообщений. —

20.

ский сборник», 496Й, № 5, ИЛ-.

 

 

 

 

«Proc.

IRE»,

1956, vol. 44,.

С о s t a s

D. Р. Synchronous communication. —

 

N ilfi.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21.

Ш е н н о н

К. Работы по теории

информации и

кибернетике. A4., «Иностран­

 

ная литература», 1963. 829 с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22.

П и с т о л ь к о р с А. А. Авторское

свпд.

34039. Опубл. в «Бюлл. нзобрет. и-

 

товарных знаков». 4932, № 4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23.

С и ф о р о в

В. И. О некоторых

новых

системах синхронизации

для фазо­

24.

вой

телеграфии. — «Научно-техн.

сб. по

электросвязи», 1937, вып. 5/21.

 

 

У а й л д

Д. Д. А4етоды

поиска

экстремума. A4., «Наука», 4967.

267 с.

 

 

25.

П о н т р я г и н

Л. С. и

др. А4атематическая теория оптимальных

процессов.

 

М., «Наука», 1969. 384 с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

133


26.К у з н е ц о в П. И. п др. Контроль и поиск неисправностей в сложных си­ стемах М., «Советское радио», 1969. 240 с.

27. Р а с т р и г и и Л. А. Статистические методы поиска. М., «Наука», 4968.

376 с.

28.Б а к у т П. А. и др. Вопросы статистической теории радиолокации. М., «Со­ ветское радио», 1963. 424 с.

29.

П е р в о з в а и с к .и й

А. А. Поток. М.,

«Наука», 1970. 264 с.

 

30.

К о б з а р е в Ю. Б.,

Б а ш а р и н о в

А. Е.

Об эффективности

алгоритмов

 

поиска, основанных

на методах пробных

шагов управляемой

длительно­

сти. — «Радиотехника и электроника», 4961, № 9.

31.П е р о в В. П. Оптимальное распределение энергии при многократном обсле­ довании заданной области. —- «Известия АН СССР», серия «Энергетика и автоматика», 1962, № 6. с. 39—50.

32.S е 1 і п I., Т н t е г F. Synchronization of Cohrent defectors. — «Trans. IEEE»,

 

1963, CS-11, N il, p. 400—'109.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

33.

Т и т о в

В.

П. Метод определения статистических

характеристик

времени

 

поиска. — «Радиотехника и электроника»,

1971, т. ;16, №

6, с. 1068— 1074.

 

34.

К о о р t m а п В. К. The theory of search. Operat. res.

5,

1957, v. 5.

 

 

3.

35.

P o s h e r

E.

Optimal search

 

procedure.

«Trans. IEEE»,

4963, IT-9, N

36.

H о в и к Д. А. О

технической

реализации

оптимального

двухстадийного

по­

 

иска.— «Известия

АН СССР»,

серия «Техническая кибернетика»,

1965, №

1.

37.

Р о s п е г Е., R u m s e y

Н.

 

Continuons

sequential decision

in

presence

of

 

a finite number of hypotheses.

— «Trans. IEEE», 4966, IT-42, N

2.

 

 

 

38.

G u m a c o s

C. Analisis

of

an

optimum sync

search procedure. —

«Trans.

 

IEEE», 4963,

CS-11, N

1,

p.

89—99.

 

 

 

 

 

 

 

 

39.Ч а п у p с к и й В. В. О процедуре поиска с расширяющимися циклами при наличии штафов. Доклады научно-технической конференции по итогам на­ учно-исследовательских работ за 1968—4969 г. Секция 'радиотехническая, подсекция статистической радиотехники. 1969, с. 50—56.

40.В о л ь ф С. С. Новый метод поиска. — «Электроника», 4964, № 6.

44. М и р о ш н и ч е н к о

Н. М. Система двух- и

трехэтапного обнаружения сиг­

нала. — «Вопросы радиоэлектроники», серия 12, 1966, № 42.

 

 

 

42. Т р у X а ч е в

А. А. Двухэтапное обнаружение некогерентного флуктуирую­

щего сигнала. — «Радиотехника, и электроника», 1969, № 3, с. 447—453.

 

43. Р а з е в и г В. Д. Совместный анализ

процессов поиска и захвата. Доклады

научно-технической конференции по итогам научно-исследовательских

работ

за 1968—‘1969 г. Секция радиотехническая, подсекция статистической радио­

техники. 1969, с. 41—49.

 

 

 

 

 

 

 

 

44. Ч а п у р с к и

й В. В. Анализ двухступенчатой системы поиска. — «Известия

вузов», серия «Радиоэлектроника», 1969, № 10, с. 4460—4167.

 

 

 

45. С и н д л е р

Ю. Б. Об оптимальной двухэтапной процедуре радиолокацион­

ного измерения

при

неизвестном

отношении

сигнал/шум. — «Радиотехника

и электроника»,

1969, № 1, с. 75—84.

 

 

 

 

 

 

 

46. П е р о в

В. П.

Оптимальное

распределение

энергии

по информационному

критерию

при

обнаружении

сигналов

однопороговой

решающей схемой. —

«Автометрия», 4969, № 4, с. 39—50.

 

сканирующих систем поиска. —

«Из-

47. Ч а п у р е к и й

В. В. Метод анализа

' вестия вузов», серия «Радиоэлектроника», 4970, № 3, с. 283—293.

сигналов.

48. А л е к с е е в

А. И. и др. Теория и применение псевдослучайных

М., «Наука», 1969. 367 с.

 

 

 

оптимизации двухэтапного

по­

49. А г а ф о н о в

ІО. С.,

С в и р и д е н к о С. С. К

иска сигнала в системе связи. — «Радиотехника и электроника», 1971, т. 46,

№ 4, с. 481— 184.

С., С в и р и д е н к о

С. С. Многоэтапный поиск сигнала

50. А г а ф о н о в Ю.

по частоте и времени в дискретном

канале связи. — «Радиотехника

и элект­

роника»,

1972,

т. 17, № 3, с. 663.

 

ІО. С. Минимизация времени поиска

51. С в и р и д е н к о

С.

С., А г а ф о н о в

сигнала в дискретной системе связи. — «Электросвязь», 4972, № 9, с. 61—63.

52. С и н д л е р

Ю. Б. Двухэтапная процедура обнаружения без квантования

сигнала

по

уровню. — «Радиотехника

и электроника», 4966, т.

11,

6,

с. 996— 1005.

134