Варакин Л.Е. Теория систем сигналов (1978) (1151881), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Выделенный групповой сигнал поступает на устройство разделения УР, где групповой сигнал разделяется на канальные 73 сигналы. Канальные сигналы поступают на входы канальных демодуляторов Д. Сигнал синхронизации или синхросигнал выделяется синхронизатором С„который управляет ритмом работы канальных демодуляторов. Информация с выходов канальных демодуляторов поступает к получателям информации ПИ. Отметим, что структура приемника ПР определяется принятым методом модуляции несущего колебания групповым сигналом. Поскольку методы модуляции несущего колебания групповым сигналом хорошо известны, то рассматривать их не будем.
Устройство разделения при ЧР является набором частотных разделительных фильтров, при ВР— набором временных селекторов. При кодовом разделении функции разделения выполняют канальные демодуляторы. Структура канальных демодуляторов определяется методами передачи информации. Предположим, что информация передается в виде дискретных сообщений.
При этом канальные демодуляторы являются приемниками дискретных сообщений. Структурные схемы оптимальных канальных демодуляторов при приеме дискретных сообщений совпадают со структурными схемами оптимальных приемников (см., например, рис. 2.4, 2.6). Их свойства были достаточно подробно описаны в гл. 2, поэтому будем считать, что свойства отдельного канала в многоканальной СПИ известны, и перейдем к рассмотрению особенностей, которые вносит совместная работа многих абонентов. Активность абонентов. Каждый абонент, передавая информацию другому абоненту, занимает некоторый канал в общей полосе частот. Для характеристики занятости канала вводят коэффициент занятости (62) я„„=! ип гнадл Гнабл где Т„а„— интервал наблюдения; Т,„„— суммарное время занятостй канала. В (3.2) усреднение производится по одному абоненту.
Естественно, что величина я„, будет иметь смысл, если СПИ содержит однородные абоненты. В этом случае усреднение по реализации будет эквивалентно усреднению по ансамблю абонентов. Во время занятия канала абонент в большинстве случаев не все время передает информацию, например, в системе телефонной связи. В радиотелеметрической системе информация от некоторых датчиков может не существенно изменяться в течение определенного времени (параметры объекта остаются практически неизменными). В этом случае можно считать, что абонент не передает существенной информации и ситуацию целесообразно характеризовать коэффициентом использования канала (62) наал~'а> Тэая где Т„Ф вЂ” суммарное время передачи информации.
74 (З.З) В целом абонент характеризуется своей активностью, которую обозначим через р, и определим как р,=й„ая „. Подставляя сюда (3.2), (3.3), находим (3.4) гааза 7 наба Из (3.4) следует, что активность абонента равна отношению суммарного времени передачи информации к времени наблюдения при неограниченном увеличении последнего. Поэтому активность абонента есть вероятность передачи информации в некоторый момент времени.
Активность абонента определяется видом системы, в какую он входит (или, наоборот, система определяется абонентами, которые ее составляют). В зависимости от типа СПИ активность абонентов может меняться в широких пределах от долей процента до единицы.
Подчеркнем, что в большинстве случаев р, (( 1. Так как р, — вероятность того, что абонент в данный момент времени является активным, т. е. передает информацию, то 1 — р,— вероятность того, что он не передает информацию. Вероятность того, что в данный момент времени активными являются 1, абонентов определяется биномиальным законом, который записывается в следующем виде [104) 1. = р.(.„, па=р, (1 — р,) Ь„. (3.6) а дисперсия (3.7) При р, (( 1 дисперсия числа активных абонентов о', ~ р,Ь.
Отношение п,П, = )Г(1 — р,)/р,Ь,. (3.8) Когда р (( 1, и П, ж 1Д/р ~.„. Если произведение р,1.а)) 1, то отношение и П, (< 1. Из соотношения (3.6) следует, что 1,/1.„= р,. Помехоустойчивость при линейном разделении. Ранее было отмечено, что при линейном разделении канальные сигналы о7 (1) являются ортогональными. Условие ортогональности для сигналов п7 (г), оь (1) согласно (2.2), (2.10) имеет следующий вид: 75 Р ([а) — С ~а ра (1 р )~а ~а (3 5) где биномиальный коэффициент Сь — число сочетаний из по 1,; Е„ — число каналов в СПИ, равное максимальному числу активных абонентов. Среднее значение активных абонентов по определению [104[ В соответствии с методами оптимального приема момент принятия решения должен соответствовать моменту окончания сигнала.
Так как канальные сигналы взаимно-ортогональны (3.9), то в момент принятия решения помех от других сигналов не будет. Действительно, поскольку оптимальный демодулятор выполняет как основную операцию вычисления корреляционного интеграла (2.25), то, заменяя в (2.25) х (/) на групповой сигнал и (/) (3.1), а и (/) на пь (г), согласно (3.9) получаем, что на выходе Ьго демодулятора в момент принятия решения будет составляющая с номером Ь. От канальных сигналов с номерами / ~ Ь на выходе Ьго демодулятора в момент принятия решения напряжения равны нулю. Поскольку при линейном разделении взаимных помех нет, то принципиально ЧР, ВР и КР обеспечивают одну и ту же помехоустойчивость при условии, что средняя мощность передатчика ограничена и задана.
При этом на каждый канал приходится 1//.„часть мощности передатчика. Помехоустойчивость приема информации произвольным абонентом при линейном разделении определяется отношением сигнал/шум Ь' = Р,Т//.„г/ = Ь~//.„, (3.!О) где Р, — мощность сигнала на входе приемника, А/, — спектраль. ная плотность мощности шума на входе приемника, Т вЂ” длительность сигналов, переносящих информацию, а Ьа определяется по (2.21) или (2.30) в зависимости от того, передается информация двоичными или и-ичными сиволами.
Произведение Р,Т определяет энергию группового сигнала на входе приемника за время Т. Из (3.10) следует, что отношение сигнал/шум делится между всеми абонентами одинаково. Это означает, что при любом разделении все абоненты одинаково используют мощность передатчика и время, отведенное для передачи информации. Это будет справедливо, если все абоненты одновременно передают информацию. Однако число активных абонентов 1, может быть намного меньше общего числа абонентов Ь„в СПИ, что определяется активностью абонентов р,. Обозначим через 71 отношение используемой части мощности передатчика к полной. Назовем ~) коэффициентом использования мощности.
Если каждому абоненту выделяется 1//,„часть мощности передатчика, то коэффициент использования мощности г1 = 1,/Ь,. (3.11) В соответствии с (3.6) среднее значение 71 = р, и чем меньше активность абонентов, тем меньшая часть мощности передатчика будет использована. Как улучшить использование мощности передатчика, будет рассмотрено в данной главе. Аналогично можно доказать, что в СПИ с временным разделением при малой активности абонентов недостаточно используется время, отведенное для передачи информации.
Можно показать, что при 76 идеальном ВР среднее значение коэффициента использования времени ч равно ч = р„а при реальном ВР ч = р,~я, где я — коэффициент реального использования времени одним абонентом. Коэффициент х учитывает необходимость «защитных» временных интервалов между каналами и обычно х ~ 1,5 — 2. Точно так же при малой активности абонентов плохо используется общая полоса частот в СПИ с ЧР. Поскольку уже в настоящее время существуют большие трудности в распределении диапазонов частот между различными радиотехническими системами, то вопрос об эффективном использовании частот является одним из главных при проектировании СПИ. (Отметим, что существуют предложения по введению платы за использование частот, т.
е. за «выход в эфир», как, например, производится оплата потребляемой электроэнергии.) Учитывая важность эффективного использования частот, рассмотрим этот вопрос более подробно. Использование общей полосы частот. Если число активных абонентов 1„а ширина спектра каждого передаваемого сообщения Р„то суммарная ширина спектра всех передаваемых одновременно сообщений 1,г,.,г(опустим, что ширина общей полосы частот канала Р„.
Обозначим через (» коэффициент использования общей полосы частот или просто коэффициент использования частот: (3.12) )с 1«Р«УРк. В дискретных СПИ ширина спектра передаваемого сообщения равна скорости передачи информации Я и поэтому коэффициент использования частот можно рассчитывать по следующей формуле: р = 1.~7Е„. (3.13) Максимальное значение )»касс = 1, так как общая полоса частот используется полностью. Кроме коэффициента использования частот (3.12), (3.13), большое значение имеет другой показатель— число активных абонентов, приходящихся на единицу полосы частот (3.14) где 1, „,„, — максимальное число активных абонентов, которые могут одновременно работать в общей полосе частот шириной Г„, равное числу каналов в СПИ. Обычно у измеряется числом активных абонентов, приходящих на полосу частот шириной в 1 МГц, т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
