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
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-т-4) и |
|
только |
при |
очень плохих условиях |
(р 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 |
(в |
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 |
(с |
. 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) |
хи+уи |
|
|
|
|
|
|
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 . |
||
0£ |
{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 |
|
/О |
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