Пестряков Б.В. Шумоподобные сигналы в системах передачи информации (1973) (1151884), страница 34
Текст из файла (страница 34)
Как правило, прн наличии даже двух этапов в значительной степени проявляются преимущества многоэтапного поиска, а усложнение аппаратуры при этом сравнительно невелико. Рассмотрим один нз методов двухэтапного поиска ШПС по задержке. При поиске можно использовать то обстоятельство, что отношение энергии сигнала к плотности мощности шума в системах связи обычно бывает значительным из-за требований к вероятности ошибки в режиме передачи информации.
Высокое отношение Е,7г7, позволяет копить при поиске не весь сигнал, а лишь некоторую выделенную его часть (сегмент с (1)). Фильтр, согласованный с сегментом, построить значительно проще, чем согласованный со всем сигналом. Поскольку энергия сегмента меньше Е„то, если выносить решение об окончании поиска после приема одного сегмента, будут велики вероятности пропуска сигнала и ложного окончания поиска.
Если не заканчивать поиск по результатам приема одного сегмента, а повторять его, то результаты улучшаются, но затраты времени увеличиваются. Значительно эффективнее введение «проверки» тех случаев, когда напряжение на выходе согласованного с сегментом фильтра превысило порог, т, е. производить поиск в два этапа. Как и в предыдущих параграфах, будем считать, что временнбе положение сигнала имеет дискретные значения с интервалами между ними, или «шагами», равными Т, = Т,(Б,. На первом этапе с помощью согласованного с сегментом фильтра проверяется наличие сегмента при каждом из дискретных значений задержки, что производится при помощи накопления смеси согласованным с сегментом фильтром в течение времени ЬТ„где Ь— база сегмента.
Как только в результате заполнения фильтра сегментом сигнала величина накопленного напряжения превысит некоторый выбранный порог, принимается решение о том, что действует сигнал с задержкой, определяемой положением сегмента относительно начала сигнала и его длительностью, и на втором этапе производится обследование этой «подозрительной»задержки, во время которого осуществляется прием всего сигнала. Если в результате накопления всего (следующего) сигнала пороговый уровень (в общем случае — другой, чем на первом этапе), будет превышен, то выносится окончательное решение о наличии сигнала с данной временнбй задержкой, и поиск заканчивается.
Поскольку на первом этапе уже будет принято предварительное решение о вре- 170 меннбм положении сигнала, на втором этапе можно использовать не согласованный фильтр, а более простое корреляционное устройство. Если на втором этапе, достоверность которого значительно выше, оказывается, что решение на первом этапе из-за действия помех было принято ошибочно (было ложное обнаружение), то поиск с использованием фильтра, согласованного с частью сигнала (сегментом), возобновляется.
Но при этом имеет место потеря времени (на проверку затрачивается время Т,). В процессе поиска на первом этапе может быть и другая ошибка — пропуск сигнала. При этом также происходит потеря времени, так как соответствующий сегмент сигнала вновь «заполнит» фильтр только через время Т,. Рис. 5.5л. Функциональная схема системы двухэтапного поиска изображена на рис. 5.5.1. В начале поиска ключ К„открыт, ключ К, закрыт. Сигнал и помеха поступают на фильтр, согласованный с сегментом сигнала (СФС), и детектор Д.
При превышении сигналом уровня П, первого порогового устройства (ПУ ) включаются цепи проверки (второй этап), для чего включается генератор копии сигнала (псевдослучайной последовательности) (ГПСП), открывается логическим устройством (ЛУ) ключ К, и закрывается К,. Сигнал н помеха поступают на корреляционное устройство (Кор), куда поступает также копия сигнала с задержкой, заданной согласованным фильтром. После накопления сигнала результат в пороговом устройстве ПУ, сравнивается с порогом П„и выносится решение либо о возобновлении режима поиска, для чего логическое устройство возвращает систему в исходное состояние, либо об окончании поиска. Это решение в виде нормированного вторичного сигнала запускает генератор копии сигнала системы слежения за задержкой, которая устраняет оставшуюся ошибку задержки копии сигнала.
После этого копия сигнала, синхронная с приходящим сигналом, подается в систему приема информации. Особенно простой рассмотренная схема будет в том случае, когда в качестве модулирующей последовательности ШПС используется М-последовательность (см.
гл. 3). В этом случае генератор копии сигнала представляет собой регистр сдвига с логическими обратными связями (см. гл. 4), который может быть просто реализован. 171 Рассмотрим, за счет чего происходит сокращение времени поиска по сравнению с простейшим последовательным поиском (см. 2 5.4), При последовательном поиске во время просмотра каждого дискретного значения задержки копится полностью весь сигнал. При двух- этапном поиске весь сигнал копится только при проверке тех значений задержки, при которых произошло превышение порога на первом этапе. Случаи, когда решение на первом этапе было принято ошибочно и проверка не подтвердила его, происходят редко и, следовательно, приводят в среднем к небольшим потерям времени. Все остальные возможные значения задержки обследуются только на первом этапе, где обнаружение осуществляется с помощью согласованного с сегментом фильтра, т.
е, довольно быстро. Проанализируем работу рассматриваемой схемы. Так как поиск ведется до того момента, пока не произойдет обнаружение и на первом и на втором этапах, время поиска Т, будет случайной величиной. Простейшей ее характеристикой будет среднее значение (среднее время поиска) т, (Т ). Очевидно, что среднее время поиска будет зависеть от уровня порога на первом этапе. Если порог будет «высоким», то до правильного обнаружения выделенного сегмента может произойти большое число пропусков. Если порог будет «низким», то произойдет большое количество ложных превышений порога, каждое из которых повлечет за собой проверку и, следовательно, потерю времени. И в том, и в другом случае среднее время поиска получится большим.
Существует оптимальное значение порога, при котором достигается минимум среднего времени поиска. Среднее время будет также зависеть от базы сегмента, базы сигнала и его энергии, плотности мощности помех. Для оценки качества системы ускоренного поиска важно знать, кроме «и, (Т„), также дисперсию времени поиска и тем самым оценить разброс его значений. 5.5.2. Среднее время поиска Лля упрощения анализа будем полагать, что решения, принимаемые при обследовании соседних задержек, являются независимыми, проверка по всему сигналу является практически безошибочной и база сегмента Ь достаточно велика, чтобы в первом приближении считать сегмент и всю последовательность квазиортогональными.
Вероятности правильного обнаружения и ложной тревоги на первом этапе (после приема одного сегмента) будем обозначать через Р (Г,/с) и Р (Г,/0). Эти вероятности зависят от отношения энергии сегмента сигнала к плотности мощности шума, т. е. от базы сегмента Ь, и от отношения мощности сигнала к плотности мощности шума, а также от уровня порога П,.
Весь интервал неопределенности по задержке разобьем на элементарные дискретные интервалы ЬТ = Т, = Т, /Б,. При соответствующих моментам окончания сегментов, с которыми согласован фильтр, значениях задержки сигнал может быть правильно обнаружен. Будем называть эти значения задержки «сигнальными». При других задержках сигнал не может быть правильно обнаружен, так как при 172 т, (Л,Т.) = ~ — + — ' Р (Г,/О)» Т, (5.5.1) (временем, необходимым для «первичного» заполнения согласованного фильтра в начале поиска, здесь и в дальнейшем пренебрегаем, так как обычно Ь (( Б,).
При приеме сегмента он может быть пропущен с вероятностью Р (Г,/с) =1 — Р (Г,/с). Если сегмент принят правильно, то проверка подтвердит это и поиск будет окончен. Если сегмент будет пропущен, то отклик фильтра при следующих Б, — 1 дискретных значениях задержки будет определяться действием помех и боковых выбросов функции взаимной корреляции сегмента и сигнала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
