Файл: Кондратьев, С. Л. Применение метода функционального моделирования для оценки помехоустойчивости систем связи.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 21.10.2024

Просмотров: 73

Скачиваний: 0

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

полученные результаты рассматриваются, конечно, как отдель­ ные реализации. Поскольку потребное машинное время велико, на рисунках приведены данные только .нескольких реализаций. С целью сравнения эксперимент на Минск-22 будем называть первым и снабжать индексом 1, а на БЭСМ-6 — вторым с индек­ сом 2. При совпадении результатов различие не делается, но зато увеличивается статистика. Например, многие результаты на Минск-22 удалось получить при малом числе N реализаций (100—500—1000), в то время как ,во втором случае-г-при N от 1000 до 10 000.

А. Модель единичного сигнала с условиями:

1. Сигнал монохроматический (несущая с длиной волны К и

МОЩНОСТЬЮ а7°с ) .

2.Среда распространения — модель За, при коэффициенте

мутности р й среднеквадратичной скорости v0 отдельных неоднородностей.

3.Среднее количество неоднородностей I.

4.Распределение вероятностей рассеянной компоненты — рэлеевское с дисперсией

изеркальной компонентой с амплитудой

5.Начальные условия:

а) значения амплитуд составляющих пучка рассеянных волн вг принадлежат рэлеевскому, а фаз — равномерному распреде­ лениям;

б) скорости движения ViT нормальные.

В обоих случаях производилось нормирование дисперсии

к единице, ^ с = 1 .

Исходные данные: р=0 , 1, 2, 4, 8; vr=l, 4, 8, 10; /=10, 25, 50, 100, 200 (в первом эксперименте /=25, 50), число реализаций (#1=500-^1000, //2 =1000ч-10 000). На рис. 10а, б представлены плотности (гистограммы) распределения огибающей и фазы сигнала на выходе модели; приводятся данные первого и вто­

рого экспериментов

(/=200, N2 = 10 000) при р = 0 и р = 1: Как й

следовало ожидать,

распределение С - 1 Щ / ? ) близко к рэлеев­

скому, а распределение фазы — к равномерному, причем сущест­ венно, сказывается влияние числа отсчетов N. С увеличением N распределение w(R) в согласии с теорией смещается вправо и все ближе сходится к нормальному (на рисунке не приводится), а фаза концентрируется вблизи (poi

Характер автокорреляционной функции огибающей при раз­ личных, значениях р показан на рис. 3.11а, на котором для срав-

112


нения приведены теоретические кривые (сплошные линии). 1>ё; зультаты второго эксперимента несущественно отличаются от результатов первого.

Рис. 3.10.

Представление о влиянии средней

продолжительности су­

ществования («жизни») неоднородностей дает

рис. 3.116 (мо­

дель 4а). Заштрихованная область отображает

данные второго

.1

 

 

Рис. 3.11.

эксперимента при 4Р ==2н-6 с. Результаты несколько отличаются от данных первого эксперимента, однако выводы о слабой зави­ симости рл(т) =(f(^ср) остаются теми же, т. е. модель 4а мало отличается от модели За при большом числе находящихся в раз-

8 Зак. 802.

М'З'

витии

неоднородностей. Однако такой вывод несправедлив при

/ < 20

30.

 

 

 

 

Характер изменения приращения фазы огибающей сигнала,

интегральная функция которой представлена на

рис. 3.12,

пока­

зывает, что можно не считаться с возможными

уходами

фазы

более

чем

на 10° за длительность

импульса 10

мс

(р = 2-4) и

только

при

очень плохих условиях

0, v0^>

10

м/с) измене­

ния фазы от импульса к импульсу

могут быть

значительными.

Во втором эксперименте,-проводимом на модели За при

р = 2,

Уо = 15 м/с, получены несколько худшие результаты:

 

 

Р ( Д ? > 2 0 о ) 2 0 м с = 0 , 0 5 4-0,07.

Несмотря на небольшие отличия от классической райсовской статистики огибающей, основные закономерности модели За при

Рис. 3.12.

одном луче и р > 0 хорошо отображают теоретически и экспери­ ментально известные результаты, что позволяет утверждать верность отображения механизма, определяющего флуктуацию сигнала в точке приема.

Если теперь рассмотреть не одну, а обе магнитоионные ком­ поненты, основываясь на предположении, что каждая из них распределена по закону Гаусса, то трудно найти объяснение экс­ периментально известному факту наличия мультимодальности распределений ( ^ 30% из всех случаев — см. [11]).

Во втором эксперименте были проделаны подробные исследо­ вания влияния размеров неоднородностей и соответственно коли­ чества / в области отражения, показавшие, что при / порядка

114


нескольких единиц w(R)

не может аппроксимироваться

законом

 

Рэлея

(Раиса);

если

в качестве критерия согласия использовать

 

критерий х2 , то непротиворечие гипотезы нормальности обнару­

 

живается

уже

при

/

порядка

10, а

если

в качестве

критерия

 

использовать результаты сравнения по вероятности ошибок, то

 

/>1о-=-20

для /7О ш=10 _ 3 ,

причем

/

растет

при

уменьшении

 

р0 ш. Результаты моделирования подтвердили возможность полу­

 

чения

двумодального

распределения

W(R)

 

при

различных

р

 

обыкновенного

и

необыкновенного

лучей

(что наблюдается

и

 

в экспериментах)

при

условиях, когда

они

близки

среднем)

 

к антиподобию

(т. е. отрицательно коррелированы). Видимо, тот

 

же механизм неодновременности изменения характера замира­

 

ний и разности

«вклада» каждой из областей отражения

может

 

быть причиной

появления

и

мультимодальных

распределений.

 

Возможно, что эти эффекты могут быть объяснены

и с позиций

->

четырехпараметрической

модели.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б. Модель с общими и селективными замираниями. Как уже

 

указывалось, модель с общими замираниями строится на основе

 

однолучевой модели с учетом экспериментальных данных числа п

 

и параметров лучей. Если лучи можно считать независимыми, то

 

модель многолучевого канала становится близкой к модели одно-

 

лучевого канала, в которой, конечно, должны быть введены ука­

 

занные

выше

 

параметры

 

каждого

из

п лучей

(интенсивность

 

аРс / , коэффициенты

р,-, среднеквадратическая

скорость

неодно­

 

родности

v0i

и скорость

движения

отражающих

слоев юц,

на­

 

чальные условия каждого из них).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Различие

областей

отражения

(различие

в

их

движении)

 

приводит к смещению спектров (частот) зеркальных компонент

 

отдельных

лучей, а разная

кратность отражения — к различиям

 

в возрастании

 

мощности

рассеянных

компонентов

сигнала

( р к =

 

=$olV~k) и к расширению их спектров, так как vtK=v01Vk,

 

где

 

k—кратность

отражения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Принципиальным отличием модели с селективными замира­

 

ниями является необходимость учета различий времени распро­

 

странения

(задержки)

и флуктуации

его для рассеянных

компо­

 

нентов

лучей.

Спектральные

компоненты

сигнала

. учетом

 

частоты манипуляции F) подвергаются теперь преобразованиям,

 

отличающимся

за

счет различия задержки

хц

и ее

флуктуации

 

оту в разных лучах, что приводит к различию фаз на различных

 

частотах,

например

a>0Xij для несущей

и a0Xij±JiFiц

для

боко­

 

вых составляющих. Флуктуации Xij приводят к случайным изме­

 

нениям фаз составляющих, а отсюда

к различиям

огибающих

 

на разных частотах. Ъ

результате изменений текущего времени t,

 

а также указанных выше, фазы компонент

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ву=4* ^ - + 2 *

(/0 .+

kF)

хии

 

 

 

 

 

 

оказываются зависимыми от двух параметров (/ и / ) .

115


В модели» принят нормальный закон распределения флуктуа­ ции времени задержки рассеянных компонент относительно зер­ кального и разное групповое время, задержки для различных слоев тгр. Результаты моделирования. рассмотрим на примере

О

0,5

S,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5 tc

Рис, 3.13.

рис. 3.13—3.16, отображающих факты существенной нестацио­ нарности KB канала при многолучевом распространении и влия­ нии селективности замирания. О различии во времени огибаю­ щей при диффузном (или близком к нему) отражении от слоя

 

 

 

+

 

0,8

 

 

1

 

0,6

/.Tgp=/OriKC,fi-f

 

V>

 

г.ТгрЧ00нкС, /3=/

 

 

V

3. Тгр *IOOmc, fi-0

 

4. Zip=20»нс, fi-2

 

®

 

®-• Онсперименп

 

 

 

1 .

{натурный)

 

 

 

 

 

 

2 3

4 56

8 /0

го 30 40 50 /ОС

 

 

 

 

FRIU,

 

 

 

Рис. 3.14.

 

F2 с разносом

частот

(0 = 0,

v0—2 м/с, т г р = 150 мкс) свидетель­

ствует рис. 3.13. Корреляционные свойства огибающей и фазы от частотного разноса F при единичном сигнале рис. 3.14 и много­ лучевом распространении рис. 3.15 и 3.16 существенно различны и зависят от вида многолучевости. На первом из них показана зависимость от условий в ионосфере. При малой величине Тгр =

49

1


= 20 мс и р = 2

(кривая 4)

интервал корреляции почти на поря­

док превышает

интервал корреляции .в плохих

условиях (тг'р—

= 100 мкс, р=0) и

свидетельствует

о явной зависимости-рл =

 

ч

Ч,

\

i

JX

 

 

0,6

 

\

V

 

 

—- Амплитуда

> >>

\-* ^

L)

 

>

\ \ \

 

 

0,2] О Эксперимент

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

у " "

 

-0.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 4

S

 

20 зо 4о so

too

Рис. 3.15.

=/(тгр). Точки на этом рисунке (отражающем результаты натур­ ного эксперимента) вписываются в указанные границы, что сви­ детельствует о непротиворечии модели опыту. В предположении

В)

l5*o,ts t6=0,M

1Л*0,55с

•КОХрфиЦиМ

корреляции

<P«U>

Рис. 3.1.6.

' • -

независимости изменения отражений магнитоионных компонент характер корреляции суммарного-сигнала (рис. 3.15) свидетель­ ствует о- сужении интервала корреляции и возможности получе­ ния отрицательной корреляции.

\117