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
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 |
&у |
- 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 -Ро+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