Пестряков Б.В. Шумоподобные сигналы в системах передачи информации (1973) (1151884), страница 3
Текст из файла (страница 3)
2.1.2. Поэтому такие сигналы часто называют сигналами, сформированными с использованием частотно-временной матрицы или ЧВМ сигналами. 11 Ф. ы,(-— (», + ~) Д(э (е)(1 — )Т,), )=1 '()я (2.1.6) Рмр)= Х Д%,п(( — 1'т,)+аме (2.1.7) где ((е) ((е) ((е) ((е) 1(е) и ' 11 )2 "° и "° (Ф > — код манипуляции частоты и код манипуляции фазы, совместно определяющие закон формирования сигнала.
Если спектры элементов практически не перекрываются, то Б, ж ж У,', Могут использоваться и другие, более сложные законы формирования ШПС, например, когда сигнал составляется из элементов, 12 При этом на радиочастоте обрабатывается только элемент сигнала, после чего осуществляется последетекторная обработка. Зти сигналы не могут обеспечить многих свойств ШПС, с частности помехоустойчивости и скрытности.
Такие сигналы, сформированные из простых элементов, позволяют осуществлять разделение сигналов по форме при использовании сравнительно простой аппаратуры; они применяются в асинхронных многоадресных системах и описаны в (2.6; 2.16). В настоящей книге они рассматриваться не будут. Однако возможно развитие сигналов, сформированных с использованием ЧВМ, при котором элементы сигнала формируются как сложные элементы с использованием дополнительной псевдослучайной манипуляции.
Такой сигнал можно рассматривать как «составной» ШПС, допускающий раздельную обработку частично на радио- и частично на видеочастоте (после детектирования). Составные ШПС могут быть получены и другими методами, если сигнал составляется из сложных элементов, фазы которых не связаны между собой, а их ортогональность достигается не разнесением по частоте, а использованием, например, законов (кодов) манипуляции, обеспечивающих квазиортогональность. Составные ШПС представляют значительный интерес и ниже рассмотрены вопросы, относящиеся к ним. База таких сигналов при разнесении элементов по частоте будет равна Б, = Б.„Д),', где Б„— база сложного элемента; Д(,— число элементов, разнесенных по частоте.
При обеспечении ортогональности сложных элементов за счет законов их формирования получим Б, = Б„ У,. Следует иметь в виду, что свойства таких сигналов определяются не полной базой Б„ а более сложно (см. гл. 7). Во втором случае частотноманипулированный свгнал (ЧМн) формируется с использованием дискретных изменений частоты и начальной фазы элементов по определенному закону. Тогда каждый из которых, в свою очередь, является сложным сигналом, сформированным, например, с использованием манипуляции фазы.
При рассмотрении ШПС и простых сигналов будем полагать, что закон их формирования известен. Для краткости такой сигнал можно записать в виде з (1). При этом предполагается, что функция времени имеет известные параметры, которые для краткости в записи не отражаются. В этой главе будем полагать, что сигнал подается на схему оптимальной обработки без искажений закона его формирования, Изложенное выше не затрагивало важных особенностей сигнала, состоящих в том, что он определяется не только закономформирования, но и параметрами, не зависящими от закона его формирования и определяемыми условиями его генерирования, распространения и прохождения в аппаратуре. Такими основными параметрами являются амплитуда, частота, начальная фаза и задержка сигнала. С учетом этих параметров выра>кения для ФМн сигнала удобно записать следующим образом: з (О = В (г — тл) соз ((0>зо + Й) (( — тз) + Фз (г — тз) + Чв00) = = а,5ю (1 — т,) соз ((ов0 + 11) (à — т,) + Чз (à — тв) + с~з001 (2.1 8) где 5, (г) — функция, описывающая закон изменения амплитуды во времени в предположении, что амплитуда характерной точки (например, максимальная) равна единице; а, — безразмерный множитель или безразмерная амплитуда сигнала; (з — отклонение несущей частоты от номинального значения; т, — задержка сигнала; гр„, — начальная фаза излучаемого сигнала; ~р,(1) — функция, описывающая изменения фазы, определяемая законом формирования сигнала.
Аналогичное выражение может быть записано для случая манипуляции частоты и других методов формирования ШПС. Рассмотрим теперь свойства и особенности параметров радиосигнала. Амплитуда сигнала зависит от очень многих факторов и должна рассматриваться как случайная величина. Случайность амплитуды может иметь разный характер. Обычно амплитуда сигнала неизвестна и может изменяться в широких пределах, но очень медленно, в зависимости от изменения условий функционирования системы (изменения дальности между точками передачи и приема, мощности передатчика, усиления приемника и т.
п.). В этом случае прием информации длительное время ведется, когда амплитуда, будучи случайной, не изменяется. Большой интерес представляет определение пороговых значений мощности (амплитуды) или энергии сигнала при заданном уровне помех, обеспечивающих при оптимальном распознавании или обнаружении требующуюся достоверность обнаружения или передачи сообщения. В этих условиях амплитуду сигнала или его энергию полезно рассматривать как переменную величину и исследовать ее влияние на результат работы системы.
Но в то же время нужно иметь в виду, что она в каждый данный момент неизвестна и может изменяться в широквх пределах (допускаемых для нее значений). Будем называть такую амплитуду <неизвестной». 1З Отметим, что если в приемном устройстве до схемы оптимальной обработки используется ограничитель или АРУ, то это не устраняет неизвестности амплитуды, Объясняется это тем, что ШПС имеет смысл применять тогда, когда мощность полезного сигнала много меньше мощности помех в полосе его частот, причем помехи могут быть различные: нормальный шум, аналогичные сигналы (в многоадресных системах), узкополосные помехи и т.
п. Но при этом, как показано в [2.3), АРУ действует в основном от помех и происходит фиксация уровня помех, а уровень сигнала изменяется в соответствии с изменением отношения сигнал!помеха на входе приемника. Аналогичные результаты получаются и в случае ограничителя.
При этом при слабом сигнале, как показано в гл. 8, также происходит фиксация уровня помех, а уровень сигнала изменяется в соответствии с изменением отношения сигнал/помеха на входе приемного устройства с дополнительными потерями до 6 дБ. В некоторых случаях, например при наличии «многолучевого» или рассеянного распространения радиоволн, когда результирующий сигнал является результатом случайного сложения многих лучей (сигналов), изменение амплитуды происходит не только за счет медленного изменения условий функционирования системы, но имеются и сравнительно быстрые изменения, когда для каждого сигнала длительностью Т, значение амплитуды в течение времени его действия можно считать случайным, но постоянным, а для других последующих сигналов она может иметь другое значение, которое можно рассматривать как постоянное на интервале времени действия каждого из них.
При этом амплитуду обязательно нужно рассматривать как случайную величину и описывать функцией распределения. Кроме того, аналогично изложенному выше приходится иметь в виду, что среднее или наиболее вероятное значение амплитуды обычно неизвестно. Это нужно учитывать при построении оптимальных схем и определять влияние на достоверность и пороговое значение мощности или энергии сигнала. В некоторых случаях имеют место такие быстрые флюктуации амплитуды, когда за время Т, она подвергается значительным изменениям; тогда нужно ее рассматривать как случайный процесс и можно говорить о сигнале с флюктуирующей амплитудой.
Однако этот случай не представляет интереса при анализе ШПС, и мы его рассматривать не будем. Частота сигнала ь»« и ее отклонение й оты,„, определяются многими факторами и также должны рассматриваться как случайные величины. Во многих случаях имеет место значительная нестабильность частоты задающего генератора передатчика, генератора ретранслятора или приемника. Кроме того, перемещение точки приема или передачи, а также ретранслятора создает случайный допплеровский сдвиг, который в некоторых случаях можно только частично уменьшить на основе априорных сведений о движении объектов. В некоторых случаях при использовании высокостабильных генеРаторов и отсутствии движения объектов размещения передатчика РетРанслятора и приемника частоту можно считать известной, т.
е, 14 полагать, что ы, =- в,, и й — ~- О. Однако совпадение частот нескольких „езависимо работающих генераторов не.может быть идеальным и сле.,еппе за частотой (синхронизация) не может быть без ошибок. Но если ход частоты незначителен, а именно: Я (( 1|Т„то он проявляется практически только в случайности фаз. Необходимо иметь в виду, что все полезные свойства ШПС в полной мере проявляются только при отсутствии больших рассогласований по частоте.
Поэтому, если такие рассогласования могут наблюдаться, они должны быть устранены, для чего вводится специальный режим поиска, рассмотренный в гл. 5. В этой главе будем считать частоту известной и рассмотрим влияние расстройки по частоте на прием ШПС. Задержка сигнала т, определяется моментом излучения сигнала, дальностью его распространения и задержками сигнала при прохождении по цепям аппаратуры, т. е. т, обычно является случайной величиной. Как будет показано ниже, при случайной задержке работа системы связи с ШПС невозможна.
Допустимая неопределенность задержки должна быть много меньше, чем величина Т,Ъ„тогда ее влияние сводится к случайности фазы. Поэтому в системах ШПС приходится вводить режим поиска по задержке, который рассмотрен в гл. 5. В этой главе будем считать задержку известной и рассмотрим влияние рассогласования по задержке на прием ШПС. Результирующая начальная фаза ср,,определяется очень многими факторами. Нестабильность несущей и неточность в определении задержки приводит в первую очередь к случайности начальной фазы.
Пренебрегая членами, оказывающими незначительное влияние, и рассматривая случай, когда Й, и т, являются функциями времени, получаем 7.0 (Г) = ~р,00+) (г(0 Р)1г(т) (оззе/с)ИГ+ ) й (1)й(+ Ать (Г) ыяо (2.1.9) При неподвижных точках передачи и приема Я = сопз1 и 'г80 (~) т300 + ~~ + л~з (~) ы80 где П (1) — расстояние между точками приема и передачи; Лт, — случайная ошибка в определении (отслеживании) задержки. Для каждого Я„-го сигнала г находится в пределах от (я, — 1)Т, до И,Т,. Если 12 (( )УТ, и интервал корреляции изменений Лт, много больше чем Т„то изменение фазы в течение времени действия каждого из сигналов незначительно (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
