Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами (1985) (1151877), страница 68
Текст из файла (страница 68)
держится только в одной, то временем вхождения в синхронизм при приближенном' рассмотрении вопроса можно пренебречь. Точно так же в первом приближении можно пренебречь и ложными выбросами. При таких предположениях время синхронизации рав-. но приближенно времени поиска, которое в свою очередь равно Т„= тт„ (18.1) где т — число ячеек неопределенности, Т, — время анализа одной ячейки. Время анализа одной ячейки т.= от, (18.2) а Я вЂ” число накапливаемых ШПС, связанное с шумовой полосой Р схемы АПВ соотношением (17.14). Схема АПВ эквивалентна когерентному накопителю. Поэтому, как и ранее, будем полагать, что Я ж 5 (17.
16) . Число интервалов неопределенности по задержке согласна (15.35) т =Т//зт, (18.3) Например, если Т=1 мс, Г„=10 кГц, В=2 104, то У,=2 10', а абсолютное время поиска Т,=2.10' с ж555 ч. Данный пример показывает, что необходимо уменьшать диапазон доплеровских частот, а также использовать схемы ускоренного поиска ШПС. Одна из таких схем будет рассмотрена в следующем параграфе. 18.3. Время поиска ШПС прн некогерентном накоплении Оно определено в рабате [108]. В качестве примера рассмотрим ДСЧ вЂ” ФМ сигнал, который, как было показано ранее, при прочих равных условиях обеспечивает меньшее время поиска. На рис.
18.2 изображена частотно-временная плоскость (1, 1), на которой условно показано распределение энергии ДСЧ вЂ” ФМ сигнала. Ширина спектра ДСЧ вЂ” ФМ сигнала равна Р, его длительность Т, смещение его несущей частоты )'о относительно опорной частоты 1о равно 61=1 о — (о.
Смещение первого сигнала во Рис. 18.2. Частотно-временная плоскость с ДСЧ вЂ” ФМ сигналом времени относительно начала координат равно М. База ДСЧ— ФМ сигнала равна В=РТ. Допустим, что ДСЧ вЂ” ФМ сигнал состоит из М элементов, смещенных друг относительно друга как по времени, так и по частоте. Элементы ДСЧ вЂ” ФМ сигнала являются ФМ сигналами. На рис. 18.2 они заштрихованы. ФМ сигналы имеют длительность То=Т1М и ширину спектра Ро=г"1М, т. е.
база одного ФМ сигнала (элемента) равна Во=ГоТа=В(Мт. На рис. 18.2 ширина диапазона изменения несущей частоты обозначена через г . На рис 18.2 га)Р, но это условие не является обязательным. Задача системы поиска ШПС в общем случае сводится, вопервых, к измерению смещения несущей частоты б1, и во-вторых, к измерению временного запаздывания Л1 или 1а1+мТ, где й— целое число. Измеренное значение смещения несущей частоты используется затем для подстройки частоты, а измеренное значе- 319 нне временного запаздывания — для синхронизации по времени.
Процесс поиска ШПС по времени и по частоте можно представить следующим образом. Допустим, что приемник настроен иа некоторую частоту и известно, что ШПС имеется на выходе приемника с неизвестной частотой. Согласованный фильтр (СФ) на рнс. 18.3 осуществляет обработку ШПС, а накопитель (Н), расположенный после детектора (Д) осуществляет некогерентное накопление.
Если несущая частота ШПС не совпадает с частотой Рис. 18.3. Приемник с некогерентным накопителем Рис. 18.4. Приемник с некогерентным накопителем дли приема ДСЧ вЂ” ФМ сиг- нала настройки приемника, то на выходе когерентного накопителя пороговый уровень не будет превышен с вероятностью, близкой к единице. Поэтому по истечении заданного времени приемник необходимо перестроить на другую частоту и снова осуществить обработку и накопление ШПС. Этот процесс необходимо продолжать до тех пор, пока ШПС не будет обнаружен.
При этом будут измерены его несущая частота и временная задержка. Подобный метод поиска ШПС требует определения интервала перестройки частоты приемника, который зависит от ширины центрального пика функции неопределенности ШПС по частоте, обратно пропорциональной длительности когерентно обрабатываемого ШПС или его части. Если когерентно обрабатывается весь ШПС (схема рис.
18.3), то интервал перестройки частоты следует взять равным Ц2Т. Соответственно число частотных каналов лт, = 2 г"д 7. (18.11) В отличие от схемы рис. 18.3, осуществляющей полную когерентную обработку ШПС и некогерентное накопление, схема, изображенная на рис. 18.4, осуществляет частичную когерентную обработку каждого ДСЧ вЂ” ФМ сигнала с помощью элементного согласованного фильтра (СФ ), т=(„М. На рис. 18.4 изображен один из М каналов, состоящий из полосового (ПФ ) и согласованного (СФ ) фильтров, детектора (Д), линии задержки (т,). Напряжения с выходов всех каналов суммируются, а затем поступают на некогерентный накопитель (Н). Отличие схемы рис.
18.4. от рис. 18.3 сводится к тому, что изготовить М согласованных фильтров с базой Во=В/М' проще, чем один согласованный фильтр с базой В. Вместе с тем отношение сигнал-помеха на выходе согласованного фильтра СФ на рис, 18.3 в М раз больше, чем на выходе элементного согласованного фильтра на рис. 18.4. Поэтому некогерентное накопление в схеме рис. 18.4 будет осуществ- 320 ляться со значительными потерями по сравнению с накоплением в схеме рис.
18.3. С другой стороны, в схеме рис. 18.4 когереитно обрабатывается только элемент ДСЧ вЂ” ФМ сигнала, длительность которого То. Поэтому интервал перестройки приемника по частоте равен 1/2 Тз и число частотных каналов т =2РлТо= 2РдТ/М. (18.12) т. е. в М раз меньше, чем при полной когерентной обработке ДСЧв ФМ сигнала. Таким образом, в схеме с частичной когерентной обработкой ШПС время поиска, с одной стороны, должно увеличиваться из-за потерь при некогерентном накоплении, а с другой,— должно уменьшаться из-за уменьшения числа частотных каналов. Именно поэтому и возникает вопрос об определении параметров схемы с частичной когерентной обработкой ШПС, причем интерес представляет только определение числа элементов сигнала (илн каналов приемника) М, поскольку величина базы ШПС В обычно задана из общих технических требований к ШСС.
В общем случае максимальное время поиска равно произведению времени анализа в одном частотном канале Т, на число частотных каналов т„т. е. Т,= т,Та =т„()Т, (18.13) где Я вЂ” число накапливаемых ШПС. Относительное время поиска (макснмальное значение) Х.=Т„!Т=тЯ. (18.14) Следует заметить, что схема с частичной когерентной обработкой ШПС (рис. 18.4) имеет много различных модификаций. Она существенно проще схемы с полной когерентной обработкой (рис. 18.3). Именно поэтому исследование характеристик схемы с частичной когерентной обработкой имеет большое практическое значение. Ошибки в измерении частоты и времени запаздывания в процессе поиска, а затем в процессе приема приводят к увеличению вероятности ошибки.
Сигналы на входе некогерентных накопителей в схемах рис. 18.3 и рис. 18.4 имеют различную форму (имеется в виду центральный пик функции неопределенности), но это не сказывается на средней вероятности ошибки. Согласно (15.34), средняя вероятность ошибки в случае рассматриваемых ШПС определяется одной и той же формулой, а именно Р, „=Р. (1+38'72)„), (18.15) где Ь'=Р,Т(г(„— отношение сигнал-помеха на выходе информационного канала согласованного фильтра (см. рис.
18.3) или на выходе сумматора (см. рис. ! 8.4), а д', — отношение сигнал-помеха на выходе накопителя, Р, — вероятность ошибки при точных значениях частоты и времени. Для того, чтобы вероятность ошибки была мала, достаточно иметь д',=10йз (17.15). !! — !!! $2! Таким образом, если отношение сигнал-помеха на выходе на- кпинтеля существенно больше отношения сигнал-помеха на выходе информационного канала, то средняя вероятность ошибки практи- чески не зависит от ошибки измерения частоты и времени и не за- висит также от формы центрального пика функции неопределен- ности рассматриваемых сигналов и от схем их обработки. Отношение сигнал-помеха на выходе согласованного фильтра (рис.
18.3) при приеме двух ортогональных сигналов И'= — 'В, й'=р*В, (18.16) Р, где р'=Р,(Є— отношение сигнал-помеха на входе. Отношение сигнал-помеха на выходе элементного согласованного фильтра (рнс. 18.4) й, '= йэ1М, (18.17) т. е. в М раз меньше, чем отношение сигнал-помеха на выходе фильтра при полной когерентной обработке ШПС. Для приема информации с малой вероятностью ошибки (Р, « 10 ") необходимо иметь отношение сигнал-помеха на выходе со- гласованного фильтра (см. рис. 18.3) лэ»1. Обычно Ь'ж20. По- этому дальнейшее некогерентное накопление в схеме, изображен- ной на рис. 18.3, осуществляется практически без потерь.
В ре- зультате отношение сигнал-помеха на выходе накопителя после приема Я ШПС р'„= 29Р (18.18) Подставляя (18.11) н (18.18) в (18.14), находим относитель- ное время поиска при полной когерентной обработке г.„= Р„т р„')й'. (18.19) В правой части (18.19) все параметры являются заданными. Поэтому г„„может служить основой для сравнения последующих результатов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
