Пестряков Б.В. Шумоподобные сигналы в системах передачи информации (1973) (1151884), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

й 2.6) и ее можно считать постоянной, но случайной величиной ~р„. При длительном функционировании системы, т. е, при я, — со, основной вклад в случайность фазы будет вносить й(Г). Поскольку фаза не является, в отличие от амплитуды, носителем энеРгии сигнала, то не имеет значения, изменяется она от одного сигнала длительностью Т, к другому или длительное время остается постоянной. Поэтому нет смысла вводить отдельные понятия неизвестной и случайной фазы, они могут использоваться как синонимы. В некоторых случаях приходится считаться с тем, что заметные изменения !з фазы могут наблюдаться в процессе действия сигнала длительностью Т„тогда фазу нужно считать случайной функцией времени. Такие сигналы будем называть сигналами с флюктуирующей фазой.

В некоторых случаях осуществляют слежение за начальной фазой сигнала с помощью независимо работающего узкополосного и помехо- устойчивого устройства. Это вызывает много технических трудностей и выдвигает дополнительные требования к сигналу. При осуществле- нии слежения за начальной фазой ее можно считать известной. Вероятностные характеристики фазы, как это показано в [2.3), являются важнейшим фактором, определяющим оптимальные схемы и результаты приема; ниже это будет рассмотрено подробно. Необхо- димо иметь в виду, что вероятностные характеристики начальной фазы определяют также возможность формирования ШПС.

Действи- тельно, из законов формирования ШПС следует, что такой сигнал может быть сформирован, если только в течение времени Т, начальную фазу можно считать постоянной, так как необходимые свойства сигналу придаются именно за счет изменения фазы по определенному закону при постоянной или дискретно изменяющейся частоте. Если же, по- мимо этого, начальная фаза за счет каких-либо факторов случайно существенно изменяется, то закон формирования ШПС нарушится, Следовательно, ШПС должен иметь постоянную за время Т, начальную фазу. При использовании некоторых специфических видов ШПС, ко- торые называют «составными шумоподобными сигналами» (см. гл.

3 и 7), может требоваться постоянство начальной фазы только в течение части длительности сигнала, Сказанное относится к тому случаю, когда необходимо изучить схемы и характеристики приема сигналов, длп которых известен закон формирования. Однако в связи с тем, что при одной и той же длительности Т, и ширине спектра Ц, может быть сформировано большое количество различных квазиортогональных ШПС, то для той стороны, которая не располагает сведениями о используемых законах формирования сиг- нала, ШПС должен рассматриваться как сигнал со случайно флюктуи- рующей фазой и известной частотой (при ФМн) или как сигнал со слу- чайно флюктуирующими частотой и фазой (при ЧМн). Эта модель яв- ляется приближенной, так как фактически фаза принимает два или р, значений. Однако несущая частота обычно бывает известна неточ- но и за время наблюдения, которое в рассматриваемых условиях мо- жет значительно превышать Т, (см.

гл. 10), фаза претерпевает значи- тельные изменения, что и дает возможность считать ее флюктуирую- щей. Следовательно, в общем случае сигнал имеет случайные парамет- ры и его удобно кратко записать в следующем виде: з(1,1,1,"), где (), — случайные параметры. К числу моделей, характерных для систем с ШПС, следует от- нести сигнал с неизвестной амплитудой и известными остальными параметрами, сигнал со случайной фазой и неизвестной амплитудой.

1в Сигнал со случайными амплитудой и фазой представляет интерес при изучении использования ШПС при многолучевом распространении и рассмотрен в гл. 1О. Сигнал с флюктунрующей фазой н неизвестной амплитудой соответствует случаю приема ШПС при неизвестном законе его формирования и также рассмотрен в гл. 10.

Модели сигнала со случайной частотой и случайной задержкой и методы устранении неопределенности по частоте и задержке будут рассмотрены в гл. 5. 2.1.3. Модели помех Обнаружение и распознавание радиосигналов всегда происходит в условиях действия помех и, решая задачу оптимизации приема, необходимо иметь в виду определенные модели помех. Основной помехой является флюктуационная с нормальным распределением мгновенных значений и широким равномерным энергетическим спектром, Такие помехи характеризуются плотностью мощности Л~„ на входе схемы оптимальной обработки (рис. 2.1.1). Очевидно, что уменьшение действия этих помех можно обеспечить, уменьшая й(„ путем выбора диапазона частот, улучшения параметров антенны и входа приемника. Эти вопросы мы рассматривать не будем, предполагая, что все возможные меры приняты и нужно обеспечить оптимальньш прием при условии заданного Ф . Вторым видом помех, оказывающих большое влияние на прием сигналов, являются помехи, связанные с рассеянным или много- лучевым распространением радиосигналов.

Многолучевое распространение радиоволн можно рассматривать или как фактор, обусловливающий наличие дополнительных помех в виде сигналов, аналогичных тому, который рассматривается как основной„но с другой задержкой, или как фактор, изменяющий статистические характеристики параметров принимаемого сигнала, обусловливая случайность амплитуды. Третьим видом помех, характерных для систем связи, использующих ШПС, являются помехи от шумоподобных сигналов, принадлежащих другим адресам (каналам). Эти помехи определяются тем, что при использовании ШПС для разделения сигналов по форме (кодовое разделение) сигналы, принадлежащие другим адресам, не являясь идеально ортогональными, создают помехи. Сумма нескольких шумоподобных сигналов дает результирующий процесс, близкий к нормальному шуму, поэтому помеху, создаваемую многими ШПС, во многих случаях можно рассматривать как нормальный шум с ограниченным равномерным спектром и ограниченной мощностью.

Кроме рассмотренных выше основных моделей помех, могут быть помехи, специально создаваемые другой стороной для нарушения работы системы связи. Эти помехи могут иметь различный характер, разные спектры, разные законы формирования. В дальнейшем, в основном в гл. 10, будут сформулированы основные соображения о возможностях, которые дают ШПС для уменьшения действия некоторых видов преднамеренных помех. Уровень или мощность помех подвергается значительным изменениям; это относится и к флюктуационным естественным помехам, так как изменяются собственные шумы приемника, помехи, создаваемые 17 атмосферой и космосом, усиление приемного устройства и т.

п. Следовательно, для основного вида помехи ее плотность мощности У„является случайной величиной. Если перед схемой оптимальной обработки включено АРУ, то, поскольку при приеме ШПС мощность сигнала обычно много меньше мощности помех, АРУ срабатывает от помех и фиксирует их уровень (2.3). При этом плотность мощности помех, действующих на входе схемы оптимальной обработки, Ж„можно считать известной величиной. Изменение уровня помех на входе приемника будет приводить к дополнительным изменениям уровня сигнала, поступающего на вход схемы оптимальной обработки. Если перед схемой оптимальной обработки стоит ограничитель, то, как показано в гл.

8, также происходит фиксация уровня помех и дополнительные изменения уровня сигнала; при этом изменяются и функции распределения помехи и отношение сигнал!помеха, причем закон формирования сигнала не нарушается. Изложенное выше о моделях сигналов и помех может быть обобщено в понятие «канал», которое во многих случаях оказывается очень удобным, так как позволяет коротко формулировать комплекс условий, наблюдающихся на практике. Однако при изучении ШПС использовать это понятие не всегда удобно, и мы в дальнейшем будем оперировать с моделями сигналов и помех. Это определяется в основном тем, что понятие канала удобно при описании и исследованиях системы связи, работающей в режиме передачи информации. Поскольку во многих системах связи, особенно в системах, использующих ШПС, большое значение имеют режимы обнаружения (определения факта функционирования системы) и поиска, то для сохранения единой методики анализа этих режимов и режима передачи сообщения желательно пользоваться понятием моделей сигналов и помех, а не понятием канала.

Очевидно, что по принятым моделям сигнала и помех легко перейти к модели соответствующего им канала. 2.2. Оптимальное распознавание и обнаружение радиосигнала. Отношение правдоподобия. 2.2.! Вероятностный подход к обнаружению и распознаванию сигналов Обнаружение или распознавание сигнала в помехах осуществляется на основании сведений, накопленных за ожидаемое время его действия. После их обработки по какому-то правилу или алгоритму должно приниматься решение.

При обнаружении принимается решение (гипотеза) о наличии сигнала Г, или о его отсутствии Г,. В системах с активной паузой, т. е. при распознавании ненулевых сигналов, принимается гипотеза Гм о наличии ~-го сигнала. Наличие помех приводит к тому, что и при оптимальном алгоритме обработки решения или гипотезы могут быть приняты ошибочно. Обозначим: Р (Г,!О) — условная вероятность ошибочного решения о наличии сигнала при его отсутствии и Р (Г,!з) — условная вероятность ошибочного решения об отсутствии сигнала при его наличии; 18 2.2.2. Обнаружение При обнаружении некоторое время производится наблюдение за смесью, в результате чего фиксируется реализация х (г) или выборка х,х, ...

Эта реализация может принадлежать одной помехе или смеси сигнала и помехи. Для того чтобы получить аналитические выражения для оптимального алгоритма (правила) обработки смеси при принятии решений (гипотез) о действии сигнала или его отсутствии, нужно вероятностно описать протекание за длительное время смеси при наличии в ней сигнала и помехи или действии только одной помехи. Для этого должны быть выписаны многомерные функции распределения..

Характеристики

Список файлов книги