На вход рассматриваемого согласованного фильтра поступает напряжение , которое содержит как синхронизирующее, так и телеметрические сигналы. Воздействие на согласованный фильтр телеметрических слов сопровождается образованием дополнительных «выбросов» напряжения на выходе этого фильтра. Для предотвращения ложных срабатываний порогового устройства под действием таких выбросов коэффициенты взаимной корреляции между синхронизирующим сигналом и отдельными телеметрическими словами должны иметь незначительную величину.

В инерционной системе кадровой синхронизации сигналы, выделенные с помощью согласованного фильтра, могут использоваться для автоматической подстройки частоты местного генератора синхронизирующих сигналов. Постоянная времени инерционной системы значительно превышает длительность синхронизирующего сигнала . Следовательно, в установившемся режиме обеспечивается хорошая фильтрация помех, и высокая точность определения начала кадра. Недостатком инерционной системы является значительное время обнаружения слова кадровой синхронизации, а также возможность срыва слежения под действием помех.

Пословная синхронизация предназначается для определения границ отдельных команд в составе кадра. Существуют различные способы осуществления пословной синхронизации. Способ, который мы будем использовать, основан на использовании специальных разделительных сигналов (Рисунок 7 – заштрихованные импульсы). При синхронной непрерывной передаче сообщений разделительные сигналы имеют периодический характер, поэтому в спектре модулирующего сигнала радиолинии возникает регулярная составляющая на частоте следования слов сообщения . После детектирования принятого радиосигнала эта составляющая выделяется с помощью узкополосного фильтра и используется для формирования сигналов пословной синхронизации. Такая система синхронизации является инерционной.

Посимвольная синхронизация используется при посимвольном приеме кодовых слов и обеспечивает разделение элементарных сигналов, соответствующих различным позициям кодового слова. Требования к точности посимвольной синхронизации зависят от используемого способа обработки элементарных информационных сигналов в приемнике. При обработке, близкой к оптимальной, а она в нашем случае именно такая, необходимо достаточно точное определение границ этих сигналов. Требования к точности синхронизации возрастают с уменьшением длительности элементарных сигналов.

Рисунок 9 Функциональная схема инерционной системы посимвольной синхронизации

Для выделения сигналов посимвольной синхронизации непосредственно используется последовательность принимаемых информационных символов. На Рисунок 9 показана функциональная схема инерционной системы посимвольной синхронизации. В результате дифференцирования сигнала , образуется последовательность импульсов, временное положение которых соответствует границам между соседними символами «1» и «0». Эта последовательность поступает на временной дискриминатор, который вырабатывает управляющее напряжение, пропорциональное временнóму рассогласованию между входной и опорной последовательностью импульсов. Последняя и используется в качестве сигналов посимвольной (тактовой) синхронизации. Опорная последовательность вырабатывается генератором синхронизирующих сигналов. С помощью управляющего напряжения изменяется частота следования импульсов опорной последовательности, тем самым обеспечивается автоматическая подстройка генератора синхронизирующих сигналов.

Анализ таких систем имеет целью определить флюктуации моментов временных меток относительно положения, соответствующих идеальной ра­боте. В нашем случае мы будем считать, что система синхронизации работает идеально. В качестве показателя точности можно взять среднеквадратическую ошибку, которая для нормальной работы должна быть много меньше длительности одного символа.

Борьба с импульсными помехами

До сих пор предполагалось, что помехи в линии являются флуктуационными и обладают нормальным законом распределе­ния мгновенных значений. Этот случай относится к одному из пре­дельных и часто встречающихся. Вторым предельным сличаем, яв­ляются импульсные помехи, т. е. последовательность случайных по форме, величине и времени возникновения импульсов, длитель­ность которых в среднем мала по сравнению с интервалами меж­ду ними. Импульсные помехи часто являются искусственными по происхождению. Это позволяет бороться с ними, применяя их экра­нировку в точках возникновения. Для предотвращения распространения помех по проводам, питающим искрящее устройство, включают фильтры нижних частот, ослабляющие энергию высоко­частотной части спектра помехи.

Единой теория борьбы с импульсными помехами пока не со­здано вследствие их большого разнообразия, а также трудностей нахождения многомерного закона распределения помехи, необхо­димого для синтеза оптимального приемника. Для различных моделей импульсных помех можно найти одномерные за­коны распределения позволяющие определять отношение сигнал/помеха для отдельных методов борьбы с импульсными помехами и таким образом сопоставлять их эффективность.

Для ослабления воздействия импульсных помех на приемное устройство используются различные методы, один из которых мы будем использовать. Выбранная схема будет реализована в усилителе промежуточной частоты (УПЧ).

Рисунок 10 Структурная схема приема по методу ШОУ

Структурная схема, используемая при методе ШОУ, приведена на Рисунок 10. Она состоит из широкополосного фильтра (Ш), ог­раничителя (О) и узкополосного фильтра (У). Полоса выби­рается так, чтобы выполнялось условие:

,

где — предполагаемая средняя длительность импульсов помех.

Этим обеспечивается незначительное «размытие» импульсов помехи, которое имело бы место при непосредственном воздейст­вии импульсов на узкополосный фильтр, согласованный по полосе с сигналами. Ограничитель «обрезает» выбросы, обусловленные импульсными помехами, способствуя этим увеличению отношения ^сигнал/_помеха. Полоса пропускания узкополосного фильтра согласована с полосой сигналов. Этим обеспечивается ослабление влияния флуктуационной составляющей помех.

Рисунок 11 Структурная схема бортового приемника искусственного спутника Венеры

Расчет

Определение параметров имитационной модели

1. Источник дискретных сообщений:

   • квантованные отсчеты случайного нормального коррелированного процесса задаются как V(1) = 2. Исходное сообщение представляет собой случайный процесс с заданным матожиданием и дисперсией. Корреляционная функция этого процесс задана соотношением . Перед квантованием процесс ограничивается сверху и снизу . Этот интервал квантуется равномерно на уровней. Сообщение передается дискретно с интервалом и округляется до ближайшего уровня;

   • матожидание исходного сообщения задается как A(1) = 0;

   • среднеквадратическое отклонение сообщения задается как A(2) = 2.1;

   • коэффициент корреляции задается как A(3) = 0.9;

   • верхняя граница квантуемой величины  [В] задается как A(5) = 6.3;

   • нижняя граница квантуемой величины  [В] задается как A(6) = -6.3;

   • количество уровней квантования .

2. Кодирующее устройство:

   • ортогональный код V(2) = 4;

3. Радиоканал:

   • радиоканал, использующий сигнал КИМ-ФМ и приемный тракт с линейным усилением, синхронным детектором и интегратором V(7) = 1, V(9) = 1. При моделировании радиоканала предполагается, что тракт усиления и преобразования частоты до синхронного детектора линейны и не искажают формы символа сигнала КИМ-ФМ, которая остается прямоугольной. Синхронный детектор выделяет видеоимпульсы. Интегрирование символа начинается при поступлении начальной метки из системы символьной синхронизации и заканчивается через заданное время при поступлении импульса “сброса”. На вход радиоканала передается напряжение, накопленное к концу интегрирования.

   • девиация фазы равна , что соответствует A(172) = 1;

   • длительность интегрирования, отнесенная к длительности символа A(171) = 1, т. е. время интегрирования равно длительности символа;

4. Аддитивные помехи:

   • широкополосная шумовая помеха. На входе радиоканала такая помеха представляет собой “белый” шум.

   • параметром модели помехи является дисперсия . Таким образом, A(151) = 1.173;

5. Случайная импульсная помеха:

   • в данной модели мы не можем учесть случайную импульсную помеху, так как не выполняется условие ¹;

6. Замирание амплитуды сигнала (фединг):

   • замирания амплитуды отсутствует V(6) = 1;

7. Временное положение меток системы символьной синхронизации:

   • флюктуация временного положения меток отсутствуют (символьная синхронизация идеальная) V(3) = 1;

   • номинальное положение метки , соответственно A(131) = 0;

8. Флюктуация фазы опорного напряжения синхронного детектора:

   • идеальный синхронный детектор V(4) = 0;

9. Декодирующее устройство:

   • прием кодового слова в целом V(8) = 5;

10. Продолжительность эксперимента:

    • продолжительность машинного эксперимента определяется объемом исследуемой выборки сообщений (кодовых слов). Возьмем количество слов равное количеству сообщение переданных за сеанс связи M = 4600.

Анализ результатов расчета и моделирования

Расчеты, проведенные при выборе базового варианта радиолинии, дали следующие показатели достоверности приема информации:

• вероятность отказа от декодирования – ;

• вероятность ошибки кодового слова – ;

В результате моделирования получены следующие оценки достоверности:

• вероятность отказа от декодирования – ;

• вероятность ошибки кодового слова – ;

При моделировании была взята выборка командных слов, что соответствует длительности сеанса 2.667 секунд.