Пенин П.И. Системы передачи цифровой информации (1976) (1151855), страница 52
Текст из файла (страница 52)
Идеи, положенные в основу системы <Кинеплекс», оказались весьма плодотворными и получили дальнейшее развитие в ряде зарубежных и отечественных систем передачи цифровой информации по стандартным телефонным каналам. Известен ряд модификаций системы «Кинеплекс», .которые обеспечивают скорость передачи 5400 бит/с и выше [4]. 6.4. ОСОБЕННОСТИ СЛОЖНБ1Х СИГНАЛОВ И ОСНОВНБ!Е ТРЕБОВАНИЯ К ТАКИМ СИГНАЛАМ Теория информации указывает, что для построения систем передачи, информации с малыми затратами энергии необходимо применить сложные сигналы (см.
$1.7). Многочисленные исследования сложных сигналов позволили .выяснить, что их особенности и свойства ."в существенной мере определяются величиной базы сигнала и проявляются наиболее ярко в тех случаях, когда эта база велика (Б,))'1). Требование большой базы означает, что сложный сигнал занимает диапазон частот п1„ значительно превышающий ~минимально,необходимый диапазон й1»я„определяемый длвтельностью передаваемого информационного символа тм т. е.
Л[а)) Фшм ='1йо. (6.13) Поэтому сложные сигналы, удовлетворяющие такому условию, часто называют пгирокополосными сигналами (ШПС) в отличие от узкополосных, для которых характерно соотношение 61»т«=1. Широкополосность сигнала определяется не абсолютным значением ширины его спектра, а величиной базы.
Величину базы сложного сигнала (6. 14) 277 можно, рассматривать как некоторый параметр, характе,ризующий сознательно вводимую в сигнал избыточность. Именно она и определяет ряд специфических свойств сложных сигналов, которые открывают возможность для создания систем передачи ~информации, обладающих весьма ценными качествами. Применение сложных сигналов позволяет реализовать информационные системы, с помощью которых успешно решают следующие задачи: 1) получение высокой достоверности лередачи цифровой информации в условиях многолучевого распространения сигналов; '2) обеспечение высокой помехоустойчивости к организованным йомехам и возможность криптостойкой ~и имитостойкой передачи особо .важной информации *; 3) эффективное использование выделенного диапазона частот ~при одновременной работе в этом диапазоне многих систем, т.
е. обеспечение электромагнитной совместимости различных систем, использующ|их один и тот же диапазон частот. Хотя принципиальные возможности сложных сигналов следуют из общих положений теории связи, установленных 20 — '25 лет назад, применение таких сигналов для решения ряда задач началось позже (примерно 10— 15 лет назад) сначала в радиолокации, а затем и в связи. В настоящее время исследованию и применению сложных сигналов уделятся большое внимание. Этому способствуют большие достижения в области микроэлек. тропики, вычислительной техники и т.
п. Цель рассмотрения этого и последующих параграфов состоит в том, чтобы дать основные представления о свойствах сложных сигналов, методах получения таких сигналов и методах нх приема, а также привести примеры некоторых важных применений сложных сигналов. В литературе используется много разнообразных терминов и названий сложных сигналов: широкополосные, псевдослучайные, шумоподобные, составные, .многомерные. Каждый из этих терминов отображает какую-то из особенностей сложных сигналов, связанных с их свой- * Термины «криптостойкость» и «имитостойкость» происходят от латинских слов кгургоз — тайный, скрытый и !шнацо — повторение, подделка. Они характеризуют скрытность передачи и трудность ее расшифровки, а также трудность создания помех, похожих на передаваемые сигналы, для дезориентации получателя информации.
276 стлами или методамн нх получения. В дальнейшем будем пользоваться термином «сложный сигнал» как наиболее общим. При выборе необход~имой ~величины базы сложного сигнала нужно различать два случая: 1) Ь~,=сопз1, 2) то= сопз1. В первом случае задана ширина спектра сложного сигнала. Такое положение возникает, если имеются ограничения на ширину используемого диапазона частот.',В этом случае нужное значение базы можно получить, только увеличивая длительность информационного символа та (а следовательно, и длительность посылки сложного сигнала): Б,=А~,тз= — то. При этом с увеличением базы (увеличением ц) техническая скорость передачи Р~=1йо будет падать. Следовательно, применение сложных сигналов в данном случае связано с уменьшением информативности системы и может быть оправдано в таких каналах, где информативность не,имеет первостепенного значения и в первую очередь необходимо обеспечить высокую помехоустойчивость (каналы синхронизации, командные линии н т. п.).
Во втором случае задана длительность информацион~ного символа те (а следовательно, и длительность соответствующей ему посылки сложного сигнала). При таком условии требуемую величину базы можно обеспечить только соответствующим выбором ширины спектра сложного сигнала. Техническая скорость передачи в этом случае остается постоянной и при соответствующем значении длительности символа тэ может быть весьма высокой. Применение сложных сигналов в данном случае может оказаться целесообразным в каналах, где отсутствуют ограничения на ширину полосы частот, занимаемой спектром сложного сигнала, но имеются случайные изменения параметров (например, в тропосферных каналах). Применение сложных сигналов как,в первом, так и во втором случае связано с большими удельными затратами полосы (см.
$1.7). Однако такие затраты з ряде случаев целесообразны, так как они позволяют, получить системы с очень ценными свойствами. Чтобы сложные сигналы могли эффективно использоваться в различных информационных системах, необходимо выполнить ~ряд требований, предъявляемых к тахим сигналам. Рассмотрим этн требования. 279 м !ь= ~ уу (1) зь (1) Ж, (6. 15) вычисляемых для всех значений й=1, 2, ..., 1, ..., п.
В (6.15) у;(4) — принятое колебание, образованное одной из посылок сигнала и шумом; з»(1) — образец сигнала, хранящийся в приемнике. Если колебание у;(1) образовано посылкой зд(1) и шумом, то при правильно выбранных сигналах с большой вероятностью должно выполняться условие м м ~ уь (1) зз (Г) Ф 3ь ~ у~ (1) зь Я сИ, 1 ф й. (6.16) Выполнение этого условия означает, что набор сложных сигналов обладает хорошпми корреляционными свойст- вами, т.
е. ~ зь(1) гь(() Й,'в ~з~(1) зь(1) й, )~й (6.17) о о Условие (6.17) показывает, что значение автокорреляционной функциями сигнала,при нулевом сдвиге (т=О) должно существенно превышать значение взаимно-кар- 280 допустим, что в сйсФеме передачи цифровой информации используется п различных посылок сложных сигналов з~(1), зг(1), ..., з;(1), ..., з (1). Каждой из посылок сигнала на входе приемника соответствует колебание, представляющее собой сумму этой, посылки, искаженной в общем случае из-за неидеальных условий распространения в среде, и флюктуационного шума, т. е.
уз(1) =з;(1) +п(4). Анализируя поступившее на вход колебание у;(1), приемник должен срешить», какая же посылка содержится в принятом колебании. Это задача распознавания п возмоиьных сигналов или, иными словами, задача принятия одной гипотезы из и возможных. Из теории статистических решений известно (а на частном примере, различения двух сигналов, подробно рассмотренном,в гл. 3, мы убедились в этом), что все стати~тически оптимальные процедуры различения а дискретных сигналов при наличии шума сводятся к сравнению а корреляционных интегралов: реляционных функций з.
Иными словами, автокорреляционная функция сложного сигнала должна содержать один значительный максимум (пик), а взаимно-корреляционная функция:в любой момент времен~и — иметь существенно меньшую величину. С большой вероятностью подобными свойствами обладают корреляционные и взаимыо.корреляционные функции реализаций нормального шума конечной длительности (8, 9). 'Поэтому структура сложных сигналов должна быть такой, чтобы их корреляционные свойства приближались к аналогичным свойствам отрезков шума. Из-за такого сходства сложные сигналы часто называют псевдошумными или а га г шумоподобными. М а Итак, первым требованием к сложным сигналам является получение «хороших» -з р гз г корреляционных свойств фГ совокупности посылок тако- Рис.
6.5. го сигнала. В соответствии с этим требованием автокорреляциолная функция оигна. ла должна иметь один значительный основной пик и ~минимальные остатки (боковые лепестки). Примерный вид желательной автокорреляциониой ~и взаимно-корреляционной функции сложного сигнала длительностью та показан ~на ~рис. 6.5гв и б соответственно. С учетом изложенного возникает естеспвенный воп- рос —.нельзя ли в качестве необходимых посылок слож- ь Напомним, что автокорреляционной функцией сигнала зз(Г) конечной длительности т, называется выражение Ъ г уа(т) = ) за(Г) ая (à — т) Ж, о а взаимно-корреляционной фунютяей сигналов з((г) и зя(т) выражение 1 ь (.) = †, ~ з) (г) за (г — т) ж. о при т = 0 имеем уа (О) >) уз(0).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
