Пестряков Б.В. Шумоподобные сигналы в системах передачи информации (1973) (1151884), страница 76
Текст из файла (страница 76)
9.6.1 или 9.6.3 по заданной вели. чине б'. Отношение р = Х/и называют интенсивностью нагрузки системы. Пользуясь результатами теории массового обслуживания, можно, зная Л'„и задавшись вероятностью Р (Л/„р ) Л/„), найти р, а затем, учитывая среднюю «активность» каждого абонента, выражаемую через Л,/р,, где Х, — поток заявок, поступающих от одного абонента, определить У„= р1«/Л,. Графики, связывающие р, Р (Л/„» ) ) Л/««) и У««, приведены на рис. 9.6.4 (9.8].
Например, при Р (Л/„р ) У««) = 0,1 и Л/«« = 15 из рис. 9.6.4 получим р = 10. При средней «активности» абонентов Х«/(« = 0,05 получим М„= 200. Интенсивность нагрузки системы с КР может автоматически учитывать не только число заявок и длительность их обслуживания, но и статистическую активность абонентов, обусловленную наличием пауз в речи, временем, когда абонент при 'дуплексной работе слушает собеседника, и т.
п. Итак, общее число абонентов Л/„в системе с КР благодаря ее эластичности, асинхронной работе и свободному доступу зависит от характера работы абонентов, оцениваемого интенсивностью нагрузки, и может значительно превышать Л'„(в приведенном примере — примерно в 13 раз). Следовательно, в некоторых условиях кодовое разделение может оказаться значительно более эффективным, чем частотное. В случае использования МАС с кодовым разделением в условиях действия заградительных, узкополосных или импульсных помех кодовое разделение с ШПС обладает значительными преимуществами перед другими методами разделения. Глава десятая ПРЕИМУЩЕСТВА И ОГРАНИЧЕНИЯ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ С ШУМОПОДОБНЫМИ СИГНАЛАМИ 10.1. Систематизация преимуществ и ограничений Возможности и перспективы использования ШПС в радиотехнических системах рассмоТрены в литературе П.7 — 1 10, 1.13, 1.14, 1.17).
Использование ШПС в системах передачи информации дает ряд важных преимуществ, а именно: 1) возможность приема сигналов с высокой достоверностью при мощности помех в полосе частот сигнала, много большей, чем мощность сигнала. Отсюда следует возможность функционирования системы связи в условиях, когда в некоторой области на поверхности земли или в пространстве затруднено выявление факта ее работы приемными устройствами, не располагающими сведениями о законе формирования сигнала; 2) значительное повышение помехоустойчивости против ряда преднамеренных помех, а также импульсных и узкополосных; 3) повышение разрешающей способности сигналов и, как следствие этого, возможность значительного улучшения работы системы в условиях многолучевого распространения радиоволн.
Это вытекает из того, что ШПС обладают свойствами «сжатия»; 4) возможность передачи дополнительной информации по «загруженному» каналу; 5) возможность построения асинхронных многоадресных систем с ретрансляторами и с разделением адресов по «форме» или коду (см. гл. 9); б) возможность построения асинхронных МАС без ретрансляторов с использованием некоторых специальных разновидностей ШПС; 7) возможность создания систем передачи информации, в которых затруднено пеленгованне н сопровождение источников излучения ШПС. Многие из указанных здесь преимуществ вытекают из основных свойств ШПС и рассматривались выше.
Однако считаем полезным подробнее, с получением количественных результатов рассмотреть те вопросы, которые были рассмотрены' качественно, а также те, которые не были затронуты ранее. При использовании ШПС имеется ряд ограничений и возникают значительные технические трудности, основными из которых являются следующие: з7о 1. Каждый канал передачи сообщения занимает значительно более широкую полосу частот, чем при использовании простых сигналов и той же скорости передачи сообщения. Наиболее существенно это проявляется в случае одноканальной двоичной системы, Полоса частот, занимаемая двоичной системой с простыми сигналами при частотной манипуляции, составляет: Ау~„„ж З(Т, = ЗС, где С вЂ” скорость передачи сообщения в двоичных единицах в 1 с. Для системы с ШПС Л~снст = 2В,~Т.
Этот недостаток проявляется меньше, если используется алфавит, состоящий более чем из двух сигналов. Действительно, для систем с простыми сигналами при случайной фазе при увеличении р, увеличивается Л~„„, в то время как в системах с ШПС увеличение алфавита используемых в системе сигналов может происходить без увеличения полосы частот системы, за счет использования квазиортогональных сигналов, работающих в той же полосе частот. В многоадресных системах этот недостаток также проявляется меньше, так как в пределах полосы частот Лг, „может действовать много адресов, использующих квазиортогональные ШПС. Анализ свойств такой системы и ее сравнение с наиболее распространенной системой с частотным разделением, выполненное в гл.
9, показали, что она обладает значительно большей гибкостью или, как иногда говорят, «эластичностью» и при некоторых условиях оказывается более эффективной. Мало сказывается этот недостаток и при использовании ШПС для передачи дополнительнои информации по азагруженному» каналу. Если в системе используются узколепестковые антенны (радиорелейные системы, системы связи через ИСЗ), то во многих случаях расширение полосы частот при переходе к ШПС допустимо. 2. Аппаратура систем, использующих ШПС, особенно приемная часть, отличается большей сложностью, которая увеличивается по мере роста базы сигналов.
Это усложнение происходит по нескольким направлениям и тем более существенно, чем большую базу имеют сигналы. Если используются согласованные фильтры, то по мере увеличения базы возрастают требования к широкополосности линий задержки и к точности выполнения отводов или типовых элементов этой линии, В согласованных фильтрах с параллельными каналами возрастают требования к точности настройки и узкополосности фильтров в этих каналах. Эти сложности столь существенны, что ограничивают максимально возможную базу сигнала, как это подробно рассмотрено в гл.
6. Если используются цифровые фильтры, то сложность проявляется в большом количестве элементов (резисторов, конденсаторов, диодов и триодов), из которых состоит схема. зп Если используются корреляторы, то сложность проявляется в большом количестве схемных элементов в многоканальной схеме или в схеме системы поиска. 10.2.
Обнаружение шумоподобных сигналов при неизвестном законе их формирования Сторона, не располагающая сведениями о законах формирования ШПС, не может осуществлять прием информации, если используются обычные методы приема, так как квазиортогональные сигналы действуют в общем участке частот и их разделение должно производиться по форме, т. е. по закону формирования. Если сигналы сильные, то, применяя специфические методы, можно осуществлять прием. Однако типичным для систем с ШПС является случай, когда мощность полезного сигнала много меньше мощности помех. При этом прием информации, содержащейся в последовательности неизвестных квазнортогональных ШПС, существенно затрудняется. Не останавливаясь на этих вопросах подробно, отметим, что в связи с указанными трудностями возможен случай, когда сторона, не располагающая сведениями о законе формирования сигнала, ставит задачу только установления факта функционирования системы.
10.2.1. Оптимальный алгоритм обнаружения Естественно предположить, что при установлении факта функционирования системы должна решаться задача оптимального обнаружения сигнала со случайно изменяющейся или флюктуирующей фазой в условиях, когда его мощность много меньше мощности помех. Очевидно, что эта задача существенно отличается от рассмотренной в радиолокации задачи оптимального обнаружения пачек импульсов со случайно флюктуирующими фазами при мощности импульсов, много большей, чем мощность помех. Шумоподобный сигнал, если закон его формирования не известен, имеет следующие особенности. В случае фазовой манипуляции фаза может быть заменена выборкой: ~р,м ~реь ..., ~рьь ...
и сигнал примет вид [2.31: з (1, ср,) = з (1, барм, ~р„...) = Х'а,5щ (1) соз (а4~ 1+ гр,з), (10.2.1) где 5„. (1) = 1 при 1Т,(1( (1 + 1)Т, и Ящ (1) — = 0 в дрУгие моменты времени; Т„ — время наблюдения, которое может быть больше чем Т;, и„ =- Т„1Т,. Поэтому понятие «сигнал» здесь отличается от использованного ранее. Для получения алгоритма оптимального обнаружения такого сигнала найдем выражение для условного отношения правдоподобия: 372 1(х1!р„!р„...)=е а1" х и 2 х ехр — р, а,о„;сов (΄— ч!„) и 1=! (!0.2.3) Для получения 1 (х) нужно выполнить усреднение по случайным фазам !рм !р62' Если не учитывать дискретного характера изменений фазы и положить, что слабый ШПС аналогичен сигналу со случайно флюктуирующей фазой, то функция распределения фазы будет иметь вид ы(!рыб„...
!р, )= (!/2л)" (!0.2.4) (такое распределение фазы близко к реальному, если есть хотя бы небольшая нестабильность несущей или неточность настройки). После преобразований получим "!н 1(х) =Е "! " П то( Л! ) После логарифмирования легко получить условие принятия гипо- тезы Г,: '~" !и [уэ~ ' )) =Н) !пП+ — =Пи (!0.2.5) !=! Для случая слабого сигнала, который здесь рассматривается, можно получить более простые выражения. При этом: (!0.2.6) 373 где ń— энергия сигнала за время наблюдения.
Интеграл в показателе степени относится к элементу со случайной фазой. Можно создать схемы, вычисляющие величину о„, для каждого элемента сигнала, аналогичные рассмотренным в гл. 2 для сигналов со случайной фазой. Тогда, проведя преобразования, получим Условие принятия гипотезы о наличии сигнала Г, имеет вид: 'нн ,', (1 — 05 "")~ " "(~ ! "~„н) !=! =и т 1'1+ У.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
