Пестряков Б.В. Шумоподобные сигналы в системах передачи информации (1973) (1151884), страница 81
Текст из файла (страница 81)
Действительно, в рассмотренном случае мощность импульса Упп сосредоточена в небольшом интервале времени Тпп и средняя мощность составляет всего Упп ср = УппТпп17п =- Уп~~''Бс при Тпп = Тс (10 3 16) Более правильно рассматривать действие импульсной помехи, учитывая среднюю мощность за время действия сигнала, так как часто выходная мощность передатчика ограничивается тепловым режимом, т. е. средней мощностью.
При этом, переходя н генерированию импульсной помехи длительностью Т„„и предполагая ее периодичность равной Т, (чтобы создавать помеху каждому информационному сигналу), можно увеличить импульсную мощность в 7,17„п раз нли при пс Тп, = Т,Ъ, в Б, раз, тогда с)',„„=- ' Б,, Таким образом, сии ппср стемы с ШПС позволяют при использовании согласованных фильтров и корреляторов, оптимальных для приема этих сигналов на фоне флюктуационных помех с равномерным спектром, получить значительное, в Б, или Б,* раз, ослабление действия импульсных помех, аналогич- 43 зсп. 4заР зчй но тому, как это было сделано выше для помех других видов. Однако в действии импульсных помех на схемы оптимального приема ШПС имеются существенные особенности.
Действительно, при длительности импульса помехи, равной Т„отклик на выходе фильтра имеет мало- изменяющуюся амплитуду, что, например, можно подтвердить, рассматривая прохождение импульса через согласованный фильтр на многоотводной линии задержки, в то время как при действии других помех наблюдаются случайно чередующиеся выбросы разной интенсивности. Поэтому влияние рассматриваемой импульсной помехи на результаты поиска и приема информации при том же значении Я!5„„ может быть существенно меньше, чем для других помех. Для увеличения эффективности импульсной помехи она должна иметь длительность, значительно превышающую Т,. При коротких (по сравнению с Т,) импульсных помехах в системах с ШПС имеется возможность значительного дополнительного ослабления их действия.
Это может иметь значение, когда средняя мощность помехи в сотни и тысячи раз или когда импульсная мощность в десятки и сотни тысяч раз больше мощности полезного сигнала (например, мощный импульсный передатчик работает вблизи от точки приема ШПС) и когда требуемое их ослабление за счет увеличения базы сигнала Б, будет вызывать значительные технические и организационные трудности. Принцип работы схем, обеспечивающих дополнительные ослабления действия импульсных помех, сводится к тому, чтобы в моменты действия мощной импульсной помехи в соответствующее число раз уменьшать усиление тракта.
Практически при интенсивных импульсных помехах необходимо «запирать» канал на время действия мощного импульса помехи. Техническая реализация таких устройств достаточно сложна, особенно если импульсы помехи следуют случайно. Однако имеются простые квазиоптимальные схемы, позволяющие получить значительное дополнительное повышение помехоустойчивости при действии импульсных помех. В этих схемах в канале приема сигнала включается ограничитель.
При прохождении через него ШПС и флюктуационной помехи отношение сигнал/помеха ухудшается всего на 2 дБ. При этом уровень помех оказывается фиксированным. При использовании схем оптимального приема достоверность ухудшается в соответствии с ухудшением отношения мощности сигнала к мощности помехи или энергии сигнала к плотности мощности помех, т. е. на 2 дБ, или в 1,5 раза. Основные преимущества такой схемы проявляются при действии мощных импульсных помех.
На время действия помехи, благодаря совместному прохождению через ограничитель импульсной помехи, полезного сигнала и флюктуационной помехи, происходит перераспре. деление мощности отклика. Если, как это предполагается, импульсная мощность помехи много больше, чем мощность флюктуационной и сигнала (как как только в этом случае есть смысл использовать дополнительные меры ослабления импульсных помех), то на выходе ограничителя на время действия помехи будут отклик, определяемый уровнем ограничения, ~ и сигнал, практически равный нулю. Мощность импульсной помехи на выходе ограничителя при слабом сигнале при- ЗЯ мерно равна мощности флюктуационной помехи в моменты времени, когда импульсная помеха отсутствует.
Следовательно, при появлении импульсной помехи любой интенсивности общая средняя мощность помехи на выходе ограничителя остается практически неизменной. Однако импульсная помеха вносит изменения в сигнал, как бы исключая из него те элементы, которые совпали с помехой по времени. Энергия сигнала уменьшается и закон его формирования как бы изменяется. Следовательно, фильтр, действующий после ограничителя и согласованный с сигналом, приходящим в точку приема, перестает быть согласованным и оптимальным Рис.
10.32Д для сигнала, действующего на выходе ограничителя. Поэтому ухудшение отношения сигнал/помеха будет происходить по двум причинам — из-за уменьшения энергии сигнала и нарушения согласованности фильтра с сигналом. Считая, что средняя мощность помех остается неизменной, можно найти отношение сигнал/помеха, рассчитав ФВК пришедшего сигнала с сигналом на выходе ограничителя. Основной выброс уменьшится пропорционально множителю (Т, — Т„,)/Т, и относительный уровень боковых выбросов также соответственно увеличится, при этом абсолютный уровень боковых выбросов изменяется немного, так как исключение небольшой части сигнала не нарушает псевдослучайности закона его формирования.
Для иллюстрации действия импульсной помехи на сигнал в рассматриваемой схеме на рис. 10.3.2 сплошной линией дана функция взаимокорреляции В* (т) при одном исключенном элементе (элемент з.~ № 11) и волнистой линией при пяти исключенных элементах (№ 8 — 11 и 12) в /И-последовательности с У, = 15. Для сравнения пункти- 13* 395 ром по><азапа ч».4К этого сигнала.
Таким образом, прп использовании схем с ограничителем можно, теряя в энергии сигнала при действии только ф<поктуацнонпых помех примерно 2 дБ (т. е, в 1,8 раза), обеспечить значительное дополнительное ослабление действп.< импульсных пол<ех, при котором импульсная помеха значительной интенсивности оказывает воздействие, приводящее к уменьшению отклика па сигнал всего на величину (Т, — Т„„У(Т,. Таким образом, можно сделать важный вывод о том, что действие любой помехи, сформированной по любому закону, определяется только средней (за продолжительность сигнала Т,) мощностью в пределах полосы частот сигнала. Причем ее действие ослабляется в Б, раз и отношение сигнала (пикового значення) к помехе (среднеквадратичному значению) определяется выражением Я (! 0.3.17) «ср 2Ы <де .Р„,„»,<< — средняя мощность помехи в полосе 2<47",.
При действии импульсных и узкополосных помех можно значительно дополнительно уменьшить их действие (при некоторых потерях в энергии сигнала прн его приеме на фоне флюктуационпых помех), применяя схемы с ограничителями, но это ухудшит помехоустойчивость при действии аналогичных сигналов. Приведенные результаты справедливы и при использовании линейных фильтров и корреляторов. При применении цифровых фильтров имеются существенные особенности, которые были рассмотрены в гл. 7. 10.4. Передача информации но загруженному каналу Как неоднократно отмечалось вьппе, возможен прием ШПС с высокой достоверностью в условиях, когда мощность помех (в полосе частот сигнала) много больше, чем мощность сигнала.
Это позволяет осуществить передачу дополнительной информации по каналу, который «загружен» передачей основного сообщения [10.8, 10.11). При этом для ШПС основной сигнал играет роль мощной помехи. В свою очередь ШПС является дополнительной помехой основному сигналу. Будем считать, что энергетический спектр основного сигнала практически непрерывный и равномерный с плотностью мощности Л'„ в полосе частот основной системы <Ч„. Если на этом же участке частот передается ин<рормация с ШПС, то это можно рассматривать как дополнительную помеху основному сигналу, с плотностью мощности помехи 7<<„„„. Общая помеха основному сигналу будет равна У„+ й< „,. Если отношение основной сигнал/поь<еха при отсутствии ШПС, равное М„!Л<„, соответствует предельно допустимому, то передавать по такому «загруженному» каналу дополнительную информацию нельзя.
Но если имеется некоторый запас или можно допустить ухудшение отношения основной сигнал/помеха, то имеется возможность, со. вершенно ие затрагивая аппаратуры основной системы, передавать по каналу дополнительную информацию, используя ШПС.
Для опредечеиия основных характеристик такой системы необходимо в первую очередь определить допустимую мощность ШПС. Полагая, что величина о)с, = У„/(Л'„+ М „) задана, находим Л'шпс -'~шпс 1 ~~п ~'сс Эпос Чс»с Л'ос При этом предполагаем, что ширина спектра основного сигнала и ШПС примерно одинаковая и спектры равномерные. Исходя из заданной достоверности передачи дополнительной информации Р, „,„,, находим базу сигнала из выражения Ешос и шпс 2Б шпс сс ос Б ппс = (грос~'-"~ ш с) )п (1~2~ и шпс) тогда если полагать, что для передачи информации с помощью ШПС используется двоичная система с двумя квазиортогональными ШПС со случайной фазой.
Величиной базы и полосой канала 2Л)ос определяется возможная скорость гередачи информации 7'нкпс =- Бшп»1Мос. 1эассмотрим пример: при Лг'„= — 5 10', У „с!,'.Рос = 1О», Рош шпс = 10 ' получим Б „, =- 700, 7 „, = О, 15 10 с или скорость передачи около 6000 дв. ед.
в 1 с. Следовательно, имеется возможность по сзагруженному» каналу в случае необходимости передать с достаточной достоверностью дополнительную информацию с малой скоростью, практически без влияния на передачу основного сообщения. Поскольку базы сигналов, которые могут быть использованы в рассматриваемом случае, большие, то ансамбль квазиортогопальных сигналов также значительный. Это может быть использовано для увеличения скорости передачи информации по «загруженному» каналу за счет использования р;ичных систем при р, » 2. Большие возможности дает рассмотренный случай при использовании ШПС для передачи сигналов синхронизации в системах связи. 10.5.
Воздействие систем с ШПС на функционирование других систем Взаимное влияние сигналов различных систем при работе в близких или общих участках частот и областях пространства имеет большое значение. Вопрос этот сложный н его рассмотрению посвящается специальная литература. Для нас основной интерес представляет установить влияние мощных ШПС, создаваемых передающими станциями, расположенными в области действия приемных устройств систем, использующих простые или шумоподобные сигналы, на функционирование этих приемных устройств. зэт Полоса частот, занимаемая системой с ШПС, при той же скорости передачи информации, много шире, чем прн использовании простых сигналов, так как важные положительные свойства ШПС (помехоустойчивость, энергетическая скрытность и т. д.) проявляются наиболее четко при больших базах сигнала.
Амплитудно-частотный и энергетический спектры ШПС практически равномерны в полосе 2Л), и на другие системы ШПС действуют примерно так же, как флюктуационные помехи. Поскольку передатчик излучает лг в широкой полосе частот, то на небольших расстояниях от него в случае, если используются ненаправленные антенны, в полосе частотТШПС 2Л1, прием других сигналов практически невозможен. В этом смысле системы с ШПС имеют принципиальный недостаток по сравнению с системами, использующими простые сигналы, так как последние, занимая более узкий участок спектра, при принятии соответствующих мер по устранению внеполосных излучений позволяют обеспечить ра- Рис. 1О.зл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
