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

Рис. 3.18.

устройства, а также те блоки программы, которые обеспечи­ вают подачу на указанные частные модели компонент сигналов, помех и флуктуационного шума. Эти последние группы блоков названы соответственно моделями сигналов, помех, шума. Они остаются неизменными и при переходе к системе без уплотнения («одночастот.ный» режим модели), что предусматривается при исследовании помехоустойчивости систем AT, ЧТ, ОФТ и ДОФТ.

Вмодели принято частотно-временное представление сигналов

ипопользуются частотные характеристики трактов приемника.

Линейный тракт отображен в виде двух блоков Б и В. Блок Б представляет собой тракт поднесущей и включает ши­

фильтра для всех поднесущих принята одинаковой. Другое упро­ щение заключается в том, что все частоты считаются абсолютно стабильными, а несущие колебания гармоническими.

Введенные упрощения не являются обязательными. Прин­ ципиально можно ввести любые различия в характеристиках реальных фильтров и учесть нестабильность частоты. Однако они позволяют резко повысить скорость моделирования. После филь­ трации частотных компонент поднесущей с помощью векторного сложения осуществляется переход к временному представлению сигнала в виде дискретных отсчетов. Дискретизация по времени выбирается в соответствии с рассмотренными выше рекоменда­ циями. Блок В отображает в модели инерционность линейного тракта поднесущей таким образом, что каждый отсчет сигнала на выходе линейного тракта зависит от полосы пропускания

напряжения на входе линейного тракта и каждому такому пере­ паду сопоставляется экспоненциальная функция времени. Век­ торное сложение выдает реализации сигнала в виде координат X и У, характеризующих положение вектора огибающей на плос­ кости. Модель инерционности обрабатывает координаты X и У отдельно, что позволяет вычислять мгновенную частоту на вы­ ходе линейного тракта. Задержка сигнала в линейном тракте моделью не воспроизводится.

Частотный дискриминатор задан разностной характеристикой двух своих фильтров, которая и позволяет по мгновенной частоте определить выходное напряжение.

Модель'инерционности фильтра манипуляции аналогична уже рассмотренному блоку В, но реализации сигнала представлены здесь не в виде координат,- а отсчетами напряжения с выхода дискриминатора.

На 'блок-схеме введены следующие обозначения: п—длина кодовой комбинации, т — число поднесущих, р — число субка­ налов на одну поднесущую.

124

Кодовая комбинация задается одним или двумя машинными словами, поэтому / г ^ 72(ю>. Число поднесущих в данном вари­ анте модели не должно превышать 24. При моделировании приема сигналов AT, ЧТ, ОФТ р—\, при ДОФТ р — 2.

Блок 1 подготавливает модель к приему очередной кодовой комбинации. Блок 2 определяет момент окончания приема слова кодограммы и начала статистической обработки принятого слова.

Блоки 3 и 4 ведут счет посылок кодовой комбинации, опреде­ ляют момент первого отсчета на каждой посылке в соответствии с выбранной дискретизацией по времени, подают на модель сигналов первое из двух машинных слов, составляющих кодо­ вую, комбинацию, и обеспечивают начало моделирования с пер­

посылки кодовой комбинации. Если первое машинное слово ко­ довой комбинации передано, то блоки 7 и 8 обеспечивают пере­ ход ко второму.

Блоки 9—14 представляют собой модель сигналов. Блок 9 за­ сылает в схему векторного сложения модели линейного тракта значение текущего момента времени и очищает ячейки, в которых формируются координаты I и У реализации сигнала. С целью перебора всех поднесущих, взаимное влияние которых необхо­ димо учитывать исходя из реальных характеристик фильтров, предусматривается специальная (7-я) индексная ячейка. Блок 9 присваивает ей индекс.

Блоки 10,11,12 подают сигнал каждой подиесущей на модель быстрых или медленных замираний, если замирания модели­ руются и на модель линейного тракта. Моделирование замира­ ний сигнала при прохождении им среды распространения осу­ ществлено в двух вариантах. Первый вариант, обеспечивающий более высокую скорость моделирования, представляет собой ста­ тистическую модель интервалов и глубины замираний. Второй вариант использует результаты моделирования среды распро­ странения.

Блок 13 обеспечивает перебор всех поднесущих по седьмому индексу. Блок 14 запоминает координаты X и У сигнала, что позволяет сократить время моделирования при отсутствии быст­ рых замираний и при дискретизации по времени, меньшей дли­ тельности посылки сигнала. Если эти условия отсутствуют, то блок 14 и часть блока 15 из модели исключаются.

Блоки 15:—32 представляют собой модель сосредоточенных и импульсных помех. Седьмой индекс служит для перебора всех сосредоточенных помех, влияние которых на данную поднесущую учитывается при конкретной характеристике разделитель­ ного фильтра и выбранной точности воспроизведения. Если влия­ ние сосредоточенных помех на данную поднесущую не учиты-

125

Г Л А В А 4.

ОЦЕНКА ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ СИСТЕМ СВЯЗИ НА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ МОДЕЛЯХ

Функциональное моделирование средств и систем связи на ЦВМ разрабатывается исходя из потребности его использования на всех основных этапах проектирования и испытаний аппара­ туры связи. Как уже отмечалось, функциональное моделирова­ ние должно дополнять и расширять возможности других методов исследования систем связи и обеспечивать необходимую преем­ ственность результатов оценки, а также возможность их срав­ нения.

Степень полноты и точность результатов моделирования зави­ сят от глубины отображения в моделях соответствующих усло­ вий работы системы. В зависимости от сложности исследуемых явлений и требуемых результатов исследования, а также воз­ можностей используемых ЦВМ устанавливается и глубина ото­ бражения в моделях физических процессов, происходящих в ФЭ системы связи. Весь процесс моделирования можно разбить на отдельные этапы и оценивать подобие по избранным критериям на выходе каждого ФЭ, причем в качестве критериев приме­ няются любые практически используемые показатели функциони­ рования устройств или систем связи: форма или спектр сигнала, вероятность ошибок, скорость передачи, количество информа­ ции и т. д.

Чтобы проследить за общей методикой ФМ, в § 4.1 рассмат­ ривается ряд вопросов, имеющих прямое отношение к проведе­ нию испытаний на моделях. Теория подобия является по своему существу основой обобщения единичных экспериментов на всю группу подобных явлений. Поэтому, несмотря на большую слож­ ность моделей и большие затраты машинного времени в каждом частном эксперименте, в конечном итоге получается выигрыш и в этом смысле, так как одна модель позволяет получить решение по целому ряду вопросов и для всех систем, удовлетворяющих условиям подобия. Например, одновременно с записью потока ошибок на НМЛ можем получить форму или спектр сигнала в нескольких сечениях канала или функции распределения его параметров и по ним уже судить о качестве моделей.

Такая проверка необходима прежде всего в сложных моде­ лях, в которых происходит постепенное накопление отклонений за счет неполноты используемых в каждой частной модели пара­ метров или даже ошибок в оценке их информативности. Выше

127

были приведены примеры, характеризующие модели ФЭ канала, поэтому основное внимание в § 4.2 будет уделяться потоку оши­ бок и их группированию как показателям верности моделей.

Если в моделях отображаются те же условия функциониро­ вания, что и при аналитическом исследовании или натурном

ния при построении моделей. Наоборот, если проверка частных моделей показывает их подобие, то построенная на их основе общая модель некоторой новой системы-модели как прообраза будущей технической системы обладает свойством технической реализуемости. Вопрос о целесообразности ее реализации зави­ сит от многих обстоятельств, важнейшим из которых является результат оценки помехоустойчивости модели.

Пример использования моделирования в процессе поиска но­ вой системы, основанной на распознавании образов, приводится в § 4.3. Показывается, что противопоставление теории распозна­ вания и теории обнаружения неправомерно, поскольку последняя является частным случаем первой, и процесс обучения, свой­ ственный системам распознавания, не может привести к резуль­ татам, опровергающим теорию потенциальной помехоустойчи­ вости.

I § 4.1. Некоторые вопросы методики и оценка результатов моделирования

Важнейшими показателями качества моделей являются со­ стоятельность и эффективность. Состоятельность модели опре­ деляется ее возможностью получить решение с необходимой точностью, что, как уже указывалось в § 1.1, зависит от того, на каких принципах модель построена. Эффективность, кроме указанного, зависит еще и от того, насколько удачно построен весь алгоритм с учетом возможности использования одной и той же модели в различных условиях работы оригинала.

В § 2.1 подчеркивалось, что в конечном итоге подобие модели гарантируется лишь при условии единственности критериального уравнения, которое, в свою очередь, зависит от полноты априор­ ных данных об оригинале. Но и при этом условии верность модели зависит от того, насколько правильно определена функ­ ция связи каждой частной мрдели с другими моделямивсей системы. Очевидно, что в сложной модели происходит накопле­ ние расхождений, в силу чего проверка подобия по частным критериям не всегда может обеспечить гарантию состоятельно­ сти и эффективности модели в целом. Только проверка по инте­ ресующим нас показателям оригинала может гарантировать подобие созданной модели. Поэтому важным этапом функцио­ нального моделирования является исследование чувствительно­ сти обобщенных критериев к изменениям первичных (частных) критериев подобия.

128