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
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 2л |
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 < |
2а |
|
|
|
|
|
|
|
А — 2 а |
2а < |
А < |
а + |
b |
|
||
|
|
w (А) = j ( ь - |
а у- |
(6.28) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
2Ь — А |
а + |
Ь < |
А < 2Ь |
|
|||
|
|
|
(Ь— ау |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
0 , |
|
А > |
2а |
|
|
|
|
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 |
_ (ß—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