Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами (1985) (1151877), страница 55
Текст из файла (страница 55)
Поэтому уменьшение Т приводит к уменьшению объема накапливаемой выборки, что приводит к увеличению времени анализа (обнаружения) ШПС. 14.4. Квазиоптиияальмьхй вямогокаиалъвый абнаружмтель ШПС В работе [88] приведена схема многоканального обнаружителя ШПС, занимающего промежуточное положение между энергетическим обнаружителем (рис, 14.1) и оптимальным обнаружителем (рис.
!4.3). Обнаружитель, приведенный в [881, назовем квазноптимальным, так как хотя он и не содержит информацию о форме П)ПС, по учитывает распределение энергии ШПС на частотно-временной плоскости. На рис. 14.4 представлено распределение энергии для наиболее характерных случаев обнаружения ШПС. На рис. 14.4,а представлено распределение энергии фазоманипулированного (ФМ) сигнала.
Он полностью занимает весь интервал Т и полосу частот Р. Соответственно его база В РТ равна максимально возможному значению. На рис. 14.4,6 прецг", т ставлено распределение последовательности Г ФМ сигналов, причем моменты их появления случайны. База ФМ сигналов в этом слу- ум а/ г чае Вг=РТм причем поскольку Тг<Т, то У т и Вз кВ. Пусть число ФМ сигналов за и время Т равно Ь, тогда этому ЬВгк.В. У д Сигналу подобного вида соответствует вре- Р з Вим-ам ю мя — импульсная модуляция (Вим), в ко.
[:. торой в качестве модулируемого импульса дя 4 попользуется ФМ сигнал. Поэтому ШПС, представленный на рис. !4.4,6, можно на- дет Р звать ВИМ вЂ” ФМ. Рис. 14.4. Распределение энергии ШПС на г) частотно-временной плоскости На рис. !4л,е представлен дискретный составной частотный (ДСЧ) сигнал с базой элемента Вз=Р,Тэ. Число частотных полос М=Р/Рз. На рнс. 14.4г представлен ДСЧ сигнал со случайной модуляцией по времени и по частоте. База элемента Вг=рэть Сигнал подобного вида представляет собой комбинацию 268 ВИМ с частотно-импульсной модуляцией т.
е. такой ШПС можно назвать ВИМ вЂ” ЧИМ вЂ” ФМ. На рис. 14.5 приведена схема квазиоптимального обнаружителя ШПС [88), который состоит из М каналов. Число каналов определяется структурой ШП':. Каждый канал состоит из полосового фильтра (ПФ) с полосой пропускания Г«=Р/М, детектора огибающей (Д) и порогового устройства (ПУ, 1=1, 34]. С выходов ПУ напряжение в виде 1 или 0 поступает в сумматор (+), а затем на цифровой детектор со «скользящим окном» (ЦДСО). За ЦДСО следует ПУ, на выходе которого образуется решение.
Рис. 14.5. Структурнаи схема квазиоптимальиого обнаружителя ШПС Приемник, изображенный на рис. 14.5, может работать в двух режимах. Во-первых, в режиме регистрации превышения порога в любом из М каналов (импульсный режим). При этом ШПС считается обнаруженным, если на выходе сумматора имеется хотя бы один импульс, а ЦДСО просто фиксирует превышение порога. Во-вторых, можетиспользоватьсяЦДСОпоследующемупряпципу: в ЦДСО производится подсчет числа импульсов за в(темя некоторого интервала; если это число на данном интервале (длительности «окна») равно А, а на предыдущем интервале Ь вЂ” 1, то происходит превышение порога в ПУ, и выдается решение «ШПС есть». Поэтому ЦДСО должен подсчитать число импульсов на определенном интервале на выходе сумматора и сравнить его с числом на предыдущем интервале.
Поэтому ЦДСО содержит счетчик, цифровую линию задержки, компаратор. Назовем такой режим накопительным, так как ПДСО по сути дела осуществляет накопление импульсов за интервал «окна». Опуская математические выкладки, приведем основные результаты работы [88). На рис. 14.6 приведены зависимости требуемого отношения сигнал-помеха ЕД««от базы элемента В«=Г«Тз для ДСЧ вЂ” ФМ сигнала (рис.
14.4,в) [88). Энергия Е равна сумме энергий всех ШПС, число которых Ь=10«, т. е. Е = Е«Ь, а Е«= Р«Т«. Вероятность правильного обнаружения Р,»-0,5: частота ложных тревог У,=Р 10-и. Сплошная линия с 1=1 соответствует импульсному режиму обнаружения, сплошная линна с оптимальным значением А«р«вЂ” накопительному режиму. Штриховая линия соответствует энергетическому обнаружению.
Из рис. 14.6 следует, что с ростом базы элемента В«требуемое значение отношения сигнал.шум растет, так как при постоянной длительности элемента с ростом В«растет Р«, а это приводит к необходимости увеличения времени обнаружения (или энергии сигнала) в соответствии с (14.11).
Кроме того, использование накопительного режима с ЦДСО (кривая с й«»г) дает выигрыш в 3,3 дБ. Следует отметить также, что с ростом базы элемента В« простой энергетический обнаружитель может быть более эффективным (штриховая прямая), чем квазиоптимальный обнаружитель (схема на рис. 14.5).
На рис. 14.7 [88) приведены зависимости требуемого отношения сигнал-шум при обнаружении ШПС вида ВИМ вЂ” ФМ (рис. 14.4,6) в зависимости от интервала Т. Сплошные линии с А=! соответствуют импульсному режиму квазиоп. тимального обнаружителя, сплошные линни с й««« — накопительному режиму 259 квазиоптимальиого обнаружителя, а штриховые линии †энергетическо обнару>кению. Ширина спектра Р 10 МГц, Тз= 1/Р=О,! мкс, вероятность правильного обнаружения Р ,=0,5, частота ложных тревог Уз.>= 1О-' 1/с.
Число импульсов Ь= 10', 10', '1О'. Из рисунка следует, что при энергетическом обнаружеияи и Е/Хю да Рис. 14.6. Характеристики обнаружения ДСЧ вЂ” ФМ сигналов 5=10' ямпульсов (В=РТ= 10>) Рис. 14.7. Характеристики обнаружения ВИМ вЂ” ФМ сягнала при накопительном режиме квазиоптимального обнаружения требуемое отношение сигнал-шум растет с ростом Т. Это объясняется тем, что графики рнс. 14.7 построены при Те=сонэ(. Поэтому увеличение Т приводит к относительному уменьшению Т/Т„что и вызывает необходимость увеличения отно. шения сигнал-шум. Постоянство характеристик при импульсном режиме (2=1) объясняется, по-виднмому, независимостью принятия решения в пороговом устройстве ПУ (при ВИМ вЂ” ФМ сигнале М=~!) от длительности элемента Т„так как в канале нет последетекторного накопления.
На рис. 14.8 [88) приведены зависимости выигрыша 6 в использовании накопительного режима с 1(ДСО в квазиоптимальном обнаружителе при обнаружении ДСЧ вЂ” ФМ сигнала для различного числа фильтров !1/=Р/Р, и баз элемента Вз. Выигрыш построен как функция числа элементов Ь на интервале обнаружения Т. Чем больше число импульсов, тем больше выигрыш, но он уменьшается с увеличением числа фильтров. На рис. 14.9 [88) приведены рекомендации по выбору режима обнаружения. На рис.
14.9 приведены три кривые ври следующих общих данных: вероятности правильного обнаружения Р„=0,5, частоте ложных тревог Ув,т / Р 10 — ". Кривая с Вз=! соответствует следующим ШПС видов: ДЧ, ВИМ, ВИМ вЂ” ЧИМ. Кривые с Вз=10 и 1Оз соответствуют следующим ШПС: ДСЧ— ФМ, ВИМ вЂ” ФМ, ВИМ вЂ” ЧИМ вЂ” ФМ. По оси абсцисс отложено число импульсов Ь, по оси ординат база В. Правый нижний заштрихованный угол соответствует нереальным Ь, так как должно выполняться условие ЬВэ~В.
Если длк данной 260 ШСС точка с координатами (Ь, В) попадает выше кривых, то для обнаружения ШСС целесообразно использовать кваэиоптимальный обнаружитель (схема при ведеиа на рис. 14.5). Если же точка (Ь, В) лежит ниже кривых, то для обнару. жепия ШСС целесообразнее испольэовать энергетический приемник (схема приведена на рис.
14.1). Ьуз 70' 70 Гаэ а 70 а Га Рис. 14.8. Зависимости от выигрыша при обнаружении ШПС Рис. 14.9. Области применения квазиоптимального и энергетического обнару- жнтеля 14.5. Анализ параметров М-поеледовзтелзиоетей ' Наряду с обнаружением ШПС часто возникает задача определения их параметров, в частности определение параметров М-последовательностей [71. Это объясняется тем, что в настоящее время во многих системах связи с шумоподобными сигналами в качестве носителя информации используются фазоманипулированные сигналы (ФМ), модулированные усечениымя М-последова.
тельностями [7). Основной характеристикой М-последовательностей является степень примитивных миогочленов л. Если величина л известна, то длнна сшмала (его база) определяется выражением В=2" — 1 и для обнаружения мож. но применить методы, используемые при обнаружении сигналов с точно известными параметрами. Однако представляет антерес исследование методов обнаружения и анализа таких сигналов при априорной неопределенности относительно степени примитивного многочлена принимаемого сигнала.
В работе [94) рассмотрен метод обнаружения псевдослучайныхФМсигналов, позволяющий различать случайную последовательность и М-последовательность и определять степень примитивного миогочлена л М-последовательности. Приведем основные результаты [94]. Пусть на вход приемника поступает ФМ сигнал с несущей частотой [э и тактовой частотой [т. Допустим, что при помощи ' Данный параграф написан на основе совместной работы с д. В. Власовым [94], 261 панорамного приемника или какого-либо другого приемника автоматизяроваииого типа эти параметры измерены и известны в точке приема [91).
В этом случае принятый сигнал после переноса в область видеочастот превращается в видеочастотную двоичную кодовую последовательность, которая я поступает нз вход ясследуемого обнаружителя. Таким образом, будем считать, что на входе обнаружнтеля может быть или двоичная псевдослучайная последовательность (ПСП) в виде М-последовательности, искаженная с вероятностью ошибки в одном двоичном символе р, илн случайная последовательность (СП). Обозначим через Нэ простую гипотезу о том, что принятая последоватеаьность носит случайный характер, альтернативной гипотезой для которой является сложная гипотеза Нь состоящая в том, что принята ПСП, обраэованнап примитивным многочлепом степени я.
Обнаружитель принимает либо решение Тз о том, что спРаведлнва гипотеза Нэ, либо Решение Ть означающее пРинзтие гипотезы Нь пРичем Решение Т< пРннимаетсЯ совместно с оценкой паРаметРа и принятого сигнала. При решении подобной задачи необходимо задаться свойствамя сигнала, на основе которых будет нроизводиться обнаружение, и построить оптямальный с точки зрения выбранного критерия обнаружитель ири заданной совокупности свойств сигнала. Рассмотрим блоковую структуру исследуемых сигналов. Будем называть нулевым блоком последовательность нулевых символов, а единячным блоком— последовательность единичных символов.
На рис. <1ч.10 сплошной линней показано распределение вероятности появлення нулевого блока в СП, штриховой линией — аналогичное распределение для неискаженной ПСП, образоваяной примитивным многочленом степени л. Вероятность появления нулевого блока длины ! в случайной последовательности р» 1<2<+< (14.10) и совпадает прн !(л-2 с вероятностью появления блока такой же длины в ПСП. При !)л — 2 распределения вероятностей появления блоков определенной длины в СП и ПСП будут существенно различаться. При построении структуры обнаружнтеля будем использовать то, что для любой ПСП, образованной примитивным многочленом степени л, вероятность появления нулевого блока длины < л равна нулю, а вероятность появлепп» нулевого блока длияы !=я~! в 2 рава больше, чем в случайной последоватпвьпостн.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
