Васин В.И. Информационные технологии в радиотехнических системах. Под ред. И.Б.Федорова (2003) (1092038), страница 106
Текст из файла (страница 106)
Снизить уровень станционных помех можно с помощью организационно-технических мероприятий. Это направление в радиоэлектронике последнее время усиленно развивается и называется электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств. Станционные помехи присутствуют практически во всех диапазонах, и особенно в коротковолновом, где из-за ионосферного распространения радиоволн часто складываются благоприятные условия для прохождения радиоволн от посторонних, очень далеко расположенных передатчиков, работающих на той же частоте. Появление станционных помех в полосе принимаемого сигнала, их уровень и амплитуда являются, как правило, случайными процессами. Если число помех, попадающих в полосу сигнала, велико, то по центральной предельной теореме теории вероятностей мгновенные значения результирующего сигнала будут подчиняться гауссовскому закону.
В то же время изменение загрузки канала во времени и по частоте приводит к тому, что станционная помеха оказывается нестационарным случайным процессом. Упрощенную физическую модель образования станционных помех при высокой загрузке л7(Г, !) л7(Го ! канала можно представить в виде последовательно включенных генео ратора белого шума и фильтра с частотной характеристикой, изменяющейся случайным образом во времени. Спектральную плотность мощности помех Ф! 7", !) (рис. 9.8) как случайный процесс можно достаточно 7 полно охарактеризовать плотностью рис. 9.8. Изменение спектральной плоз'- вероятности и, 7(Ф) и корреляциои- ности помех по частоте и во времени 545 !9 — 78!6 9.
Радиотехнические системы передачи информации ными функциями флуктуаций во временной и частотной областях Як(т) и Кк(9). На практике распространена модель с логонормальным распределением помех в частотной и временной областях. Параметрами корреляционных функций являются интервал корреляции во времени т„и интервал корреляции по частоте К„.
Если число станционных помех, попадающих в полосу сигнала, ограничено, то рассмотренная модель не всегда применима. В этом случае сигнал на входе приемника приходится представлять в виде суммы полезного сигнала и ограниченного числа алдитивных помех с известными или неизвестными статистическими характеристиками: и(г)=з(1)+л(С)+2 у,((), где у (г) = А;(~) сов (щ рг+ 9(1)). Огибающая А;(~) и фаза 9;(с) помехи могут быть как случайными, так и детерминированными процессами. 9.3.2. Математическая модель непрерывного канала связи Математическая модель непрерывного канала связи устанавливает соответствие между сигналами на выходе и входе канала.
Она должна по возможности точно описывать основные особенности реального канала и в то же время быть достаточно простой для получения конечных результатов при анализе и синтезе систем передачи, Рассмотрим наиболее простые и часто встречающиеся модели непрерывных каналов связи [130]. Идеальный какал без помех вносит детерминированные искажения, связанные с изменением амплитуды и временного положения сигнала. Переданный сигнал может быль полностью восстановлен на приемной стороне в новом временном отсчете.
Эта модель используется для описания каналов с закрытым распространением малой протяженности (кабель, провод, волновод, световод и т. д.). Канал с гауссовским белым ~аутом представляет собой идеальный канал, в котором на сигнал накладывается помеха и(~) = рг(( — т) + п(г). Коэффициент передачи р и время запаздывания т постоянны и известны в точке приема.
Такая модель, например, соответствует радиоканалам, работающим в пределах прямой видимости. Гауссовский канал с неопределенной фазой сигнала отличается от предыдущего тем, что фаза несущего колебания в точке приема предполагается 546 9.3. Модели каналов связи случайной с плотностью распределения ифр) в интервале — и ~ ~р ( к, Эта неопределенность вызвана двумя причинами: отсутствием устройств оценки и предсказания фазы или ошибками в оценке фазы при их работе. Важно знать скорость флуктуации фазы. В дискретных системах различают каналы с быстрыми флуктуациями, когда интервал их корреляции меньше длительности посылки, и с медленными, когда это условие не выполняется. При медленных флуктуациях фаза несущего колебания за время посылки практически не изменяется. Гауссовский канал с неопределенной амплитудой и фазой сигнала вносит в сигнал наряду с флуктуациями фазы и флуктуации амплитуды, которые связаны с изменением во времени по случайному закону коэффициента передачи р.
Как и в предыдущем случае, флуктуации могут быть быстрыми и медленными. Для определения модели канала необходимо задать плотность распределения н (р) и корреляционную функцию флуктуаций Я„(т). Гауссовский канал с линейными искажениями приводит к изменению формы сигнала из-за наличия избирательных цепей, В общем случае линейные искажения носят случайный характер. Частотная характеристика канала КДв, ~) неравномерна в полосе частот сигнала г, и изменяется во времени, а импульсная характеристика л(б т) имеет длительность т, (время памяти канала), превышающую величину 1/Р,.
Такая модель полезна при анализе систем, использующих, например, каналы с рассеянием сигнала. Сигнал на выходе канала с линейными искажениями описывается формулой и(г) = ~Ь(г, т)з(1 — т)дт ~- н(~). о В радиосистемах передачи дискретной информации, когда время памяти канала т„соизмеримо с длительностью посылки Т, (а тем более превышает ее), имеет место межсимвольная интерференция, которая проявляется в наложении друг на друга соседних посылок.
Одной из причин возникновения межсимвольной интерференции является увеличение скорости передачи при ограниченной полосе пропускания канала. Гауссовский канал с нелинейными искажениями сигнала, как и в предыдущем случае, предполагает существование аддитивной помехи в виде гауссовского белого шума, однако смесь сигнала и помехи, проходя по каналу, претерпевает нелинейные искажения так, что сигнал на входе приемника имеет вид и(Г) = Р(з(с) + п(г)), где Г( ° 1 — амплитудная характеристика нелинейного звена канала. Возможно дальнейшее усложнение модели с нелинейными искажениями, если предположить наличие в канале еще и линейных искажений, вызванных частотно-избирательными звеньями системы.
547 9. Радиотехнические системы передачи информации Линейный канал со сложной аддитивной помехой характеризуется тем, что на сигнал могут действовать помехи любого вида: сосредоточенные по спектру, во времени, гауссовские, негауссовские и т. д. Модель помех можно определить, указав способ вычисления многомерной плотности распределения вероятностей.
Эта модель наиболее полно отображает реальный шум в каналах связи, однако редко используется в силу сложности. Проще задать модель сложных аддитивных помех в виде небелого гауссовского шума с изменяющейся во времени и по частоте спектральной плотностью ФД г), характеризуемой как случайный процесс с плотностью распределения !е(Ф) и корреляционными функциями во временной Ян(т) и частотной Ян(ч) областях. 9.3,3. Математические модели дискретных каналов связи Дискретно-непрерывный канал имеет дискретный вход и непрерывный выход. Примером такого канала является канал, образованный совокупностью технических средств между выходом кодера канала и входом демодулятора. Для его описания необходимо знать алфавит входных символов а„, г = 1, 2, ..., т; вероятности появления символов алфавита р(а„), г = 1, 2, ..., т; полосу пропускания непрерывного канала Р'„, входящего в рассматриваемый канал; плотности вероятности !е(и)а,) появления сигнала и(г) на выходе канала при условии, что передавался символ а„.
Зная вероятности р(а,) и условные плотности распределения вероятностей !е(и!а„), можно найти апостериорные вероятности ( ! ) — =1 2 ~р(а,)и (и~а,) е=1 по которым, как правило, и принимается решение о переданном символе. Ширина спектра сигнала и(г) не может превышать значения Г„.
Позтому в соответствии с теоремой Котельникова (см. гл. 2) его можно представить совокупностью М = 2Г„Т, отсчетов, где Т, — длительность сигнала. Соответственно, условные плотности вероятности ие(и!а„), г = 1, 2, ..., т, можно задать как М-мерные плотности вероятности совокупности М отсчетов сигнала и(г). В тех случаях, когда сигнал и(г) является алдитивной смесью полезного сигнала л„(г) с известными параметрами, несущего информацию о символе а„, и шума п(!), М-мерная плотность вероятности !ем(и!, им ", имка.) будет полностью определяться М-мерной плотностью вероятности шума, т.
е. 548 9.3, Модели каналов связи !вм("! иг" им~!",)=!гм~(и! з!")*(иг зг)" (им зм)1=!ем!!и! '~," пм), где иь з,". и и; — отсчеты соответственно сигналов и(!), з,(!) и шума и(!) в момент г,. При независимых отсчетах шума м !ем("! иг " им!!" )=П"'(и!) Если плотность вероятности !в(и~а,) для любого сочетания и(г) и а, не зависит от времени, то канал называется стационарным. Если выполнЯетсЯ Условие !ем(и !Х;", Х~-!',..., Х!~ ннк) = !в(и Х~~), где Х~-нл,..., Х,",—,', Х" — последовательность передаваемых символов, то такой канал называется каналом без памяти.
Реальные каналы являются обычно нестационарными и обладают памятью. Тем не менее, модель дискретно-непрерывного стационарного канала с памятью часто применяется благодаря ее простоте. Дискретный канал имеет дискретный вход и дискретный выход. Примером такого канала является канал, образованный совокупностью технических средств между выходом кодера канала и выходом демодулятора.
Для описания дискретного канала необходимо знать алфавит входных символов а„, г = 1, 2, ...,т, их вероятности появленияр(о!„), скорость Я передачи символов, алфавит символов на выходе каналаул !'= 1,2, ..., и, и значения переходных вероятностей р(у!о!„), !' = 1, 2, ..., и, г = 1, 2, ..., т, появления символа у при условии передачи символа а„. Первые две характеристики определяются свойствами источника сообщений, скорость Я вЂ” полосой пропускания непрерывного канала, входящего в состав дискретного канала, объем алфавита выходных символов— алгоритмом работы решающей схемы, переходные вероятности р(у,~!х„)— характеристиками непрерывного канала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
