Пестряков Б.В. Шумоподобные сигналы в системах передачи информации (1973) (1151884), страница 70
Текст из файла (страница 70)
Простейшей разновидностью центральной станции является ретранслятор, осуществляющий преобразование частоты передачи абонентской станции на частоту приема и усиление ретранслнруемого сигнала. При введении ретранслятора дальность связи может быть значительно увеличена путем усиления 342 мощности и подъема ретранслятора на большую высоту.
Если в качестве активного ретранслятора используется искусственный спутник Земли, то дальность связи становится межконтинентальной. В то же время введение в общий тракт ретранслятора, обладающего определенными неидеальными характеристиками, может отрицательно влиять на свойства многоадресной системы. Дело в том, что в целях наиболее полного использования выходной мощности передатчика ретранслятора целесообразно выходной каскад поставить в режим, близкий к насыщению, т.
е. в резко нелинейный режим. Поэтому простейший ретранслятор имеет амплитудную характеристику ограничителя даже в том случае, если он не содержит отдельного каскада ограничения. Прохождение смеси сигналов через ограничитель сопровождается перекрестными помехами и взаимным ослаблением сигналов. Здесь полезно напомнить, что в многоканальных системах нелинейность ретранслятора не создает перекрестных помех между каналами, так как через ретранслятор проходит один сигнал, образованный путем модуляции несущей групповым сигналом, сформированным на оконечной станции.
В случае построения МАС без ретранслятора уменьшается дальность действия системы (при работе на волнах короче 20 — 1О м), но упрощается ее организация. Упрощаются и некоторые технические решения, в частности, не требуется создания ретранслятора, выполняющего сложные функции и обеспечивающего прохождение большого количества независимых сигналов по одному тракту. Фазоманипулированные сигналы могут использоваться в МАС только с ретранслятором, так как в противном случае слабые сигналы будут подавляться сильными мешающими сигналами других станций.
Если же для кодового разделения адресов использовать ЧМн сигналы,,то, как будет показано ниже, наличие ретранслятора не является обязательным. Основное внимание в настоящей главе уделено системам с ретрансляторами, использующим ФМн шумоподобные сигналы. 9.2. Модель системы и критерий оценки и сравнения многоадресных систем с ретранслятором при кодовом разделении Полагаем, что в МАС с ретранслятором и кодовым разделением одновременно работает У„активных адресов (станций).
Общее число адресов в системе У„, которое, как правило, больше Л'„. Абонентские станции, входящие в систему, в общем случае могут иметь разные характеристики (мощности передатчиков, чувствительности приемников, характеристики антенн и др.) и находятся на различном расстоянии от ретранслятора. Поскольку основной целью является выявление особенностей и оценка КР при различных видах модуляции, то во всех рассматриваемых случаях для всех адресов будем полагать одинаковыми дальности связи, условия распространения радиоволн, характеристики приемников и антенн.
з4з Для анализа многоадресных систем может быть использован информационный предельный критерий К„„,„. Оп позволяет сравнить суммарную предельную пропускную способность МЛО с максимальной пропускной способностью общего тракта системы: аа К..ф =- ~ С,|С„~ = С,!С0,~, ь=! (9.2.1) где С; — максимальная пропускная способность адресного тракта с номером 1 в двоичных единицах в 1 с; Сз — суммарная максимальная пропускная способность многоадресной системы в тех же единицах; С,ащ — максимальная пропускная способность общего тракта в тех же единицах, которая может быть вычислена по известной формуле Шеннона. Анализ многоадресных систем с использованием информационного критерия проведен в ряде работ 11.! 1, 9.21, поэтому, не останавливаясь на нем, приведем лишь его качественные результаты.
Наилучшее использование предельной пропускной способности может быть достигнуто при временнбм разделении. Несколько худшие результаты обеспечиваются при частотном разделении, а наименее эффективно кодовое разделение. Информационный предельный критерий позволяет судить только о предельных возможностях использования пропускной способности тракта в многоадресных системах связи, но он не характеризует реальные многоадресные системы, использующие реальные сигналы и различные методы модуляции и разделения. Для оценки и сравнения различных методов модуляции в МАС необходимо найти характеристики и критерий, исходящие из требований, предъявляемых к системам, и реальных ограничений ряда их параметров. При проектировании многоадресных систем могут быть поставлены различные задачи, требующие выбора соответствующего критерия. Так, например, может стоять задача создания системы, занимающей минимальную полосу частот при заданных остальных характеристиках, или же системы, требующей для обеспечения заданных параметров минимальной мощности передатчика ретранслятора при оговоренных прочих характеристиках.
Однако, с нашей точки зрения, наиболее целесообразно оценивать многоадресные системы по их пропускной способности, или по суммарной скорости передачи информации, или по числу адресов при заданных других характеристиках и в качестве критерия оценки использовать максимум суммарной скорости передачи информации или максимум числа адресов. Предполагаем, что система служит для передачи непрерывной информации.
Это позволяет провести сравнение дискретных и аналоговых методов модуляции при кодовом разделении. Кроме того, оно соответствует такому типичному случаю, как передача речи. Основными статистическими характеристиками передаваемой непрерывной информации является интервал корреляции сообщения кагкдого адреса, который будем считать одинаковым для всех адресов и равным т,~~, и функция распределения значений сообщения. Удобно принять, что 344 передаваемое сообщение (информация) имеет равномерное распределение плотности вероятности значений от — у!!„„, до +1„„„, с нулевым средним.
Это допущение существенно упрощает расчеты и в то же время не изменяет общих результатов оценки и сравнения. В случае других законов распределения значений сообщения изменятся количественные характеристики систем, но основные зависимости и соотношения между этими характеристиками для различных видов модуляции сохранятся. При исследовании систем будем считать заданными; допустимую величину искажений передаваемой информации б', полосу частот Л(,„„, занимаемую системой, которая обычно бывает ограничена организационными или техническими факторами, мощность передатчика ретранслятора Ур (приведенную к выходу приемника), плотность мощности естественных помех Ж„.
Кроме того, полагаем, что каждый ШПС, используемый в МАС, занимает всю полосу частот системы, т. е. Л~, = Л~,„„и Б, .== Ц,„„,Т,(2. В случае передачи непрерывных сооб!цений мерой скорости передачи информации может служить величина Рр, обратная интервалу корреляции передаваемого сообщения, которую назовем быстротечностью потока информации. Нужно отметить, что скорость передачи непрерывной информации пропорциональна быстротечности потока информации, но не равна ей, так как определяется еще и точностью передачи значений процесса, отображающего сообщение.
В качестве характеристики для оценки и сравнения систем с кодовым разделением примем суммарную быстротечность потока информации Ррх, которая определяется как сумма быстротечностей потоков информации всех адресов, входящих в систему: (9.2.2) где Рп = 1/т„п и т„п — соответственно быстротечность потока информации с-го адреса и интервал корреляции случайного процесса, отображающего этот поток; т„!х — интервал корреляции случайного процесса, отображающего суммарный поток информации в системе. В случае идентичных адресов (9.2.3) ! (в — )Уаа~/! ' Лаа тг/! где Р!! и т,!! — соответственно быстротечность потока информации и интервал корреляции сообщения, передаваемого каждым адресом.
При условии, что выполняется требование обеспечения заданной точности передачи сообщений, быстротечность потока информации дает физически обоснованное представление о свойствах многоадресной системы и позволяет производить сравнение многоадресных систем, использующих различные методы разделения и виды модуляции. По своей сущности эта характеристика системы также является информационной, но в отличпе от информационного предельного критерия оценивает систему с точки зрения скорости передачи информа- 345 ции при учете реальных требований к точности передачи, ограничений ряда характеристик системы для конкретных видов модуляции и методов разделения.
Мерой искажений передаваемой информации будем считать относительный средний квадрат ошибки, который равен квадрату относительной среднеквадратичной ошибки и при условии равенства нулю средних значений сообщения и ошибки определяется следующим образом: (9.2.4) где 1 (1) — передаваемое сообщение (информация); 0 (М) и 0 (1)— соответственно дисперсия ошибки и сообщения. Необходимо отметить, что допустимый уровень искажений определяется назначением системы и не может быть изменен, Используя в качестве основной характеристики суммарную быстротечность потока информации в системе Ргз и сформулировав критерий оценки систем как максимум Г~х при ограниченных или заданных значениях Л~„„„д'р, Ж„и 6, необходимо найти зависимости Е~х от Л~,„„, Ур, М„и 6 для различных видов модуляции, по которым можно проводить расчеты, строить соответствующне кривые и производить оценки и сравнение.
Однако во многих случаях при расчетах удобнее пользоваться не указанными выше абсолютными характеристиками, раздельно описывающими различные свойства системы, а комбинированными и нормированными. Для характеристики мощности передатчика ретранслятора удобно использовать энергию передатчика ретранслятора за интервал корреляции сообщения одного адреса т,~ы приведенную ко входу устройства обработки абонентского приемника: (9.2. 5) Е! — — У рт,ц„.
Энергия Е~ есть полная энергия, излучаемая за время т„ы передатчиком ретранслятора, включая энергию полезного сигнала каждого адреса, энергию сигналов всех других адресов, являющихся помехой для данного адреса„ а также энергию внеполосных излучений. В энергии Е~ отражается информация о мощности передатчика ретранслятора, поскольку для данной системы связи интервал корреляции сообщения т„м является заданным.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
