Варакин Л.Е. Теория систем сигналов (1978) (1151881), страница 19
Текст из файла (страница 19)
е. случай малых отношений сигнал/шум. Сравним полученный результат (3.43) с тем, какой имеем в линейных СПИ. Напомним, что в линейной СПИ с ЧР или с КР, но без АРУ группового сигнала отношение сигнал/шум согласно (3.!О) йлл = й~//.„, а при КР и наличии АРУ в соответствии с (3.25) йл — — й|/1,. Сравнивая эти значения отношения сигнал/шум со значением (3.43), замечаем, что йй — 2ЬА~/я — 2йлф'а/гг/а (3.45) Таким образом, при жестком ограничении группового сигнала и при малом отношении сигнал/шум Ьг имеем проигрыш в отношении сигнал/помеха в 2/и раз (-2 дБ) по сравнению с системой с АРУ, но зато имеем выигрыш в 2/.„/Ы, раз по сравнению с линейной сис- 86 темой.
Чем больше Е„П„т. е. чем меньше активность абонентов, тем больше выигрыш. Следует напомнить, что этот выигрыш получается только при малом отношении сигнал/шум Йз. При этом линейная СПИ вообще будет неработоспособной, но может оказаться, что н наличие жесткого ограничения не намного улучшит дело. На рис. 3.4 показаны зависимости Йл, Йн, Йл как функции Йл = Йв7 Х„прн активности абонентов р, = 0,05, т.е. Ь„Л = 20.
Кривые показывают, что если Йл ( 2,5, то нелинейное КР, действительно, обеспечивает выигрыш в помехоустойчивости. Этот выигрыш тем больше, чем меньше Йл. Но по абсолютному значению величина Йн такова, что в СПИ может быть обеспечена передача информации с довольно частыми ошибками (Р, ) 10 '). Поэтому жесткое ограничение следует применять в СПИ, к которым не предъявляются требования передачи информации с малой ошибкой илн возможно обнаружение н исправление ошибок. Из рис.
3.4 видно также, что САС с КР и АРУ всегда обеспечивает выигрыш в помехоустойчивости. Именно поэтому можно рекомендовать построение синхронных СПИ с применением КР и АРУ. Глава 4 АСИНХРОННЫЕ АДРЕСНЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ 4Л. Кодовое уплотнение и разделение абонентов в асинхронных адресных системах Многоканальные автономные системы (МАС) передачи информации служат для обеспечения 'обмена информацией между абонентами, когда по некоторым причинам нельзя применять централизованное объединение абонентов. Такими причинами могут быть размещение абонентов на большой территории, случайность размещения абонентов, большие скорости движения абонентов, небходимость обеспечения большей надежности и живучести по сравнению с многоканальными централизованными системами (МЦС) и т.
д. В этих случаях МАС может быть только асинхронной по времени, так как осуществить синхронизацию в перечисленных случаях практически невозможно. По этой причине в МАС нашли применение только частотное уплотнение н разделение (ЧР) и кодовое уплотнение и разделение (КР). При ЧР, как это было отмечено ранее, кшкдому абоненту отводится свой частотный интервал (абонентская полоса частот) в пределах общей полосы частот (98, 1591. В этом случае передатчики и 87 приемники пары абонентов, ведущих обмен информацией, должны быть настроены на частоты выделенных интервалов. Поскольку другие абоненты в этих частотных интервалах не работают, то прием информации осуществляется без взаимных помех. Максимальное число активных абонентов в системе равно общему числу абонентов и определяется как отношение ширины общей полосы частот Р„ к ширине абонентской полосы Р„т.
е. Ьчг = Р„/Р,. Если все абоненты работают одновременно, а ширина абонентской полосы Р, равна ширине спектра передаваемого сообщения Р„то согласно (3.16) рчр = 1 и отведенная полоса частот используется полностью. При этом число абонентов на единицу полосы максимально и равно учг = 1/Р, 13.16). При ЧР реальная ширина абонентской полосы Р )) Р,. При этом в (3.17) коэффициент р )) 1. Кроме того, при малой активности абонентов число активных абонентов 1, намного меньше максимального числа активных абонентов в системе 1,„,„„т. е. 1, (( ((1,„,„,.
При этом из формул (3.19) следует, что рчг (( р~э =1 а учр (( у„„„, = 1(Р„т. е. в СПИ с ЧР общая полоса частот используется плохо. С увеличением числа абонентов возникают серьезные трудности распределения полосы частот между ними. Следует заметить, что с некоторых пор число абонентских полос в большинстве диапазонов частот много меньше числа возможных абонентов. Для увеличения числа абонентов в системе связи целесообразно переходить к кодовому разделению.
Кодовое разделение основано на том, что каждому абоненту выделяется свой (абонентский) алфавит сигналов (или кодовых последовательностей), с помощью которого он передает информацию. Разделение возможно потому, что сигналы различных абонентов существенно отличаются по форме. При таком способе разделения передаваемая информация снабжается адресом, роль которого играют выделенные сигналы. Наличие адресов позволяет реализовать асинхронный режим совместной работы многих абонентов. По этой причине МАС с КР получили название асинхронных адресных систем 1ААС) передачи информации. Началом исследований по кодовому уплотнению и разделению можно с полным основанием считать работу Д. В.
Агеева 1П, опубликованную в 1935 г. В этой работе даны основы теории линейного разделения, осуществляемого при использовании линейно- независимых сигналов. При линейном разделении нет взаимных (междуканальных) помех. При кодовом разделении в ААС имеют место взаимные помехи, которые являются следствием одновременной работы абонентов в общей полосе частот. Однако при кодовом разделении можно так выбрать параметры сигналов, что уровень взаимных помех будет сколь угодно малым, т. е. обеспечить заданную помехоустойчивость. Работа 11] осталась мало замеченной, так как она намного опередила требования техники того времени. Для обеспечения асинх- 88 ронной связи достаточно было использовать частотное разделение, при котором каждому абоненту отводился свой частотной канал.
После второй мировой войны оказалось, что диапазоны частот не беспредельны и частотное разделение не в состоянии обеспечить асинхронную радиосвязь с подвижными объектами. По этим причинам были начаты разработки первых ААС. Одна из них — радионавигационная система «Лоран» [219[. В дальнейшем было опубликовано несколько работ (например, [230[), но особого интереса они не вызвали. Внимание специалистов к ААС привлекла работа Костаса [202), в которой были отмечены основные особенности таких систем, в том числе и электромагнитная совместимость широкополосных и узкополосных СПИ.
Затем появился ряд работ, в которых рассматривались как теоретические вопросы ААС, так и вопросы технического проектирования [9, 56 — 59, 62, 78, 96, 127, 149 †1, 187, 193, 196, 198, 203, 204). В это время было предложено большое число различных ААС, таких как «Р[»ап1ош», «КА[)А», «КАРАЯ», «КАСЕР» и др., предназначенных для работы как в наземных, так и в спутниковых системах связи. Этот период можно считать началом освоения ААС, так как их преимущества были очевидными,а недостатки казались несущественными. Появилось большое число работ, основные результаты которых нашли отражение в многочисленных обзорах и книгах [116, 120, 137, 217[. Со временем определились недостатки ААС.
Это привело к ослаблению внимания к ААС и соответственно к сокращению числа публикуемых работ. Однако в последнее время вновь наблюдается усиленное внимание к ААС [79, 86, 106, 112, 125, !28, 129, 131, !45, !92, 197, 2!8, 221, 224, 226, 227[. Среди обычных наземных и спутниковых ААС особое внимание привлекает применение кодо- ' вого разделения для решения проблем управления воздушным движением (УВД) и электромагнитной совместимости.
В настоящее время ААС находят все более широкое применение, и области их применения, несомненно, будут расширяться. Как отмечалось ранее, ААС основаны на использовании кодового уплотнения и разделения абонентов (КР). При этом требуемое для ААС число сигналов равно произведению числа абонентов на число сигналов в алфавите (полагаем, что все абоненты используют алфавиты одинакового объема). Минимальное число сигналов равно числу абонентов. Если число абонентов в ААС велико, то выбор сигналов является главным вопросом при разработке ААС. Решению этого вопроса посвящена в основном данная книга. Поэтому перейдем к рассмотрению кодового разделения. Основы кодового разделения абонентов в ААС.
Обозначим через Ь„число абонентов в ААС, а число активных абонентов, ведущих передачу информации в рассматриваемый момент времени, через 1,. На вход приемника одного из абонентов, принимающих информацию, поступают сигналы от 1 = 1, — 1 мешающих абонентов, создающих взаимные помехи, и полезный сигнал от активного абонен- та, который передает информацию данному абоненту. Когда 1 )) 1, то 1~ 1,. Рассмотрим влияние взаимной помехи на помехоустойчивость передачи полезной информации. В данном параграфе используем энергетическое определение взаимной помехи, которое позволяет наглядно выяснить основные особенности приема информации на фоне взаимной помехи [781.
Пусть ширина общей полосы частот равна Р„. Допустим, что ширина спектра всех сигналов в ААС равна ширине общей полосы частот. Предположим, что все активные абоненты создают на входе выделенного /-го приемника сигналы одинаковой мощности Р,. В этом случае мощность полезного сигнала будет Р„а мощность взаимной помехи 1Р,. Допустим, что спектральная плотность мощности взаимной помехи постоянна в пределах общей полосы частот А/д 1Рс/Р и.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
