Файл: Толстоусов, Г. Н. Прикладная теория информации учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 30.10.2024

Просмотров: 66

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Рис. 22.9

С л е д о в а т е л ь н о ,

п о л о с а ч а с т о т ф а з о ы о д у л и р о -

в а н н о г о с и г ­

н а л а не о с т а ­

е т с я п о с т о я н ­

н о й , а р а с т е т

с р о с т о м ч а с ­

тоты

п е р е д а

-

в а е м о г о с и г ­

н а л а

/ (б ) .

 

Сравни­ вая угловую и амплитудную модуляции,

следует отметить, что мощность передатчика при угловой модуля­ ции постоянна во время передачи. Это позволяет передатчику рабо­ тать в наиболее выгодном режиме.. Полоса частот аыплитудо-ыодули- рованного сигнала, как правило, уже* чем для сигналов с угловой модуляцией.

§ 23. Помехоустойчивость модулированных сигналов

Воздействие помехи на модулированный сигнал приводит к до­ полнительной паразитной модуляции его параметров. В результате приемник после демодуляции может неправильно опознать переданный сигнал. Помеха модулирует, как правило, все параметры переносчи­ ка, вызывает как амплитудную, так и частотную паразитные модуля­ ции. Поэтому надо выбрать для передачи информации такие парамет­ ры переносчика, которые наименее подвергаются воздействию помехи.

Пусть некоторый параметр переносчика получил при пере­ даче следующие приращения: &CL^(b) - полезная модулирующая со­ ставляющая, (Pcui(i) - паразитная модулирующая составляющая. Эти приращения переменны и случайны.

Тогда интенсивность гомехи может быть характеризована сред­ ней мощностью паразитной составляющей

ІЗІ

(i%i)

Интенсивность полезного сигнала также будем характеризовать средней мощностью

(ідЯ)

Чем больше величина Рс_ и чем меньше величина Ffr. , тем легче приемнику правильно опознать сигнал. Общее понятие поме­ хоустойчивости вводится как способность информационной системы противостоять вредному воздействию помех. Но единого количест­ венного определения помехоустойчивости не существует. Примем на

основании

результатов, полученных в §

21, в качестве п омѳхоус-

тойчивости

модуляции по

параметру

отношение средних мощ­

ностей полезного сигнала

и паразитной

составляющей:

(лз.і)

Это отношение для разных параметров оказывается различным.Про­ ведем сравнение помехоустойчивости двух видов модуляции: ампли­

тудной и частотной.

 

 

 

 

Переносчик L L и оSüb(и)0і + %) в случае АЫ и

4M имеет

два

информационных параметра;

 

 

 

 

 

CLjUs0 ;

~

.

 

 

Модулированный сигнал при

AM

 

 

 

 

uJt)= [^o +Kf[l)]süia)0br

(Z5.4)

где

полезный

сигнал примем в виде

 

 

 

 

 

 

 

(Л**)

 

Полезная

модулирующая составляющая

 

 

 

 

AAf=KSCm Si/lSlb.

 

(Я AS)

'

Средняя мощность полезного

сигнала

 

 

132


р(к ят )

* 4 "

z *

из.у;

Помеху примем в виде белого шума, спектральная плотность которого S*/ постоянна в полосе частот сОд f Ö , т .е . в пределах полосы модулированного сигнала. Средняя мощность поме­ хи

(гз.8)

Подставим (23.7) и (23.8) в (23 .3). Учтем, что наибольшая помехоустойчивость будет при стопроцентной модуляции [KX^-Uo)- Получим величину помехоустойчивости при AM

 

с -

 

 

(zb.а)

Модулированный сигнал^при 4M

 

ил (і)=иб

О

+Д&) ftiiJtU.

(lb.10)

Если полученный сигнал

 

в виде (23.5),

то полезная моду­

принять

лирующая составляющая

 

 

 

 

А

 

 

$Cn,Qt .

[zb.1l)

Средняя мощность

полезного

сигнала

 

^

(Дь)>Х/тъ)

(Zb.1l)

р* с

г

 

Случайную помеху

A/(t)

о помощью канонического разлонѳ-

ния можно представить в виде

 

 

 

/Ѵ (ф Z A i M io)ét ,

(гыз)

гдѳ At - случайные

коэффициенты, дисперсия которых опреде­

ляется спектральной плотностью.

 

Рассмотрим влияние одной

элементарной составляющей помехи.

Нѳмодулированный переносчик с

налояенной помехой имеет

вид

U u .+ N i- tio S in ü fi

i- A i& a tiit .

(гы*)

133


На

векторной диаграмме

представлены обе

 

составля­

ющие

(рис. 23 .1).

Вектор

 

 

вращается .против

часовой стрелки

с

угловой

скоростью

Ь)0 .

Вектор

 

Аі

вращается относи­

тельно вектора

U0

про­

тив часовой стрелки с уг­

ловой скоростью £Оі—IOq .

Величина

(23.14)

представ­

ляет

собой проекцию резуль­

тирующего

вектора

на

ось

Рис. 23.1

^ .

Проекция вектора

 

 

на

вектор И0

 

Аст (ь)і -ь>о)£

воровдаѳт паразитную амплитудную модуляцию. Проекция вектора Аі на нормаль к вектору LLq

порождает паразитную угловую модуляцию, величина которой

ЛІР-

 

&і>іь(сОі~~(л)о)Ь

 

Uo+Ai cot(ob-d0)£ '

 

При Ai^é. U*o

для

величины частотной паразитной

модуляции

имеем

J

и>

л.

 

* г гі -

 

 

f a - о)о)<*Фі

Cu.ty

134


Средняя мощность элементарной составляющей помехи

 

^ ~!г ~иъ (Q ~^о).

(ял.іб)

Дисперсия случайного коэффициента А \ через

спектральную плот­

ность определяется следующим образом:

 

где

CtO - разница частот соседних гармоник канонического

 

разложения (23.13).

 

Тогда

(23.Іь ) примет вид

 

Помеху, как и для AM, примем в виде ограниченного белого шума в полосе частот (до ± S3 * Тогда среднюю мощность помехи полу­

чим, интегрируя (23.1?) в указанной полосе частот:

A+s.

(cd-cd0fcCcd -

__ $ti

^ f

~

(zbis)

9 'Я>

Отношение мощностей при частотной модуляции получим, разделив (23.12) на (23.18). Тогда величина помехоустойчивости при 4M

Л P c, _& (й(дХт ? К *

(яы%)

Л - А * ' * --------

Сравним показатели AM (23,9) и 4M (23.19). Имеем

„ _ Л(дХпх,

где /71= — — - индекс 4M;

135

АcDX/тъ - изменение угловой скорости несущей при 4M;

Q - угловая скорость гармоники передаваемого сообщения. Помехоустойчивость 4M намного больше помехоустойчивости

AM. Выигрыш получается за счет более широкого спектра частотномодулированного сигнала.

§ ?4. Критерии'обнаружения сигнала

При передаче информации в канале связи с помехами некото­ рые проблемы приема сигналов могут быть решены с помощью теории

статистических решений.

 

 

 

 

Рассмотрим передачу информации двоичным кодом. Передаются

два

сигнала

0 и I .

В канале действует случайная непрерывная по­

меха

/V

с

известным законом распределения. Тогда принятый

сигнал

у

 

представляет собой непрерывную случайную величину.

Необходимо по полученному

сигналу у-

принять одну

из двух

гипотез:

гипотезу

Но

о том, что передан

сигнал 0, или

гипоте­

зу Ні

о том, что передан сигнал I .

49

 

 

Нам известны априорные вероятности передачи сигналовО и I .

Обозначим их

ро

и

p f

соответственно.

Эти вероятности оп­

ределяются характеристиками источника и системой кодирования.

Можно найти условные

вероятности Р (у!О) и р ( 0

приема

кон­

кретного сигнала у

, если известны переданные

сигналы.

Для

непрерывного сигнала эти вероятности выражаются через условные

плотности

вероятности

 

 

 

 

 

р(у/о)=ъГ(у/о)йі/, /

 

 

 

 

 

P ( y h )* Щ ц М й у , )

 

 

 

где

- некоторая малая область.

 

 

 

 

Пусть, например, при передаче I по каналу посылается сиг­

нал

с амплитудой СО . При передаче

0 сигнал

отсутствует.Пусть

плотность вероятности помехи есть

(fo) ,

а сама помеха

аддитивна.

Тогда при передаче 0 принятый сигнал равен

помехе

(у*М)

и условная плотность вероятности

принятого

сигнала

{ і ч . і )

136


При передаче I принятый сигнал

К помехе добавляется известная величина ОС и условная плот­ ность вероятности ЬГ(уІі) отличается от (24.2) смещением ма­ тематического ожидания на эту величину:

 

2J-(cj{l)=U^(i{-<b).

 

 

 

а*.3)

Таким образом,

для конкретного принятого

сигнала

 

вероят­

ности p ly jO)

и p ly fi)

представляют

собой

известные

чис­

ла (с точностью до 4

^

).

Тогда по формуле Байеса

можно

вы­

числить апостериорные вероятности передаваемых сигналов:

 

л /с/ " і -

 

ф / 0 , 'Р>

-р,

 

 

 

 

п

'*> -р ц м о+р ш

 

 

(мм)

рШ и).

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п

r t y m +т н і Р і ■

 

 

 

 

 

Значит, любое принятое частное сообщение

 

 

,

если

оно

статистически связано с передаваемыми сигналами

0 ,1 ,

меняет

априорные вероятности

сигналов ро

и pf

на

условные веро­

ятности (24 .4).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Теперь можно сформулировать одно из правил принятия реше­ ния: после приема сигнала принимается наиболее вероятная гипоте­

за. Если р Щ Щ о /ф

или

 

 

р Ш

Ш )

 

р(°/у)

 

принимается гипоте

Hj

(передавался

сигнал I ) ; в против-

ном случае (

-*і)

принимается гипотеза Но (пере­

давался сигнал 0),

 

 

 

Подставим в (24.5) выражения (24.4)

и (24 .1). Получим

137